JPH04294065A - 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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- JPH04294065A JPH04294065A JP3059043A JP5904391A JPH04294065A JP H04294065 A JPH04294065 A JP H04294065A JP 3059043 A JP3059043 A JP 3059043A JP 5904391 A JP5904391 A JP 5904391A JP H04294065 A JPH04294065 A JP H04294065A
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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
【０００１】［発明の目的］
【０００２】
【産業上の利用分野】本発明は、リン酸型燃料電池発電
プラントに係り、特に起動・停止操作中における燃料電
池本体の触媒劣化防止構造に関する。
プラントに係り、特に起動・停止操作中における燃料電
池本体の触媒劣化防止構造に関する。
【０００３】
【従来の技術】図３は、従来のリン酸型燃料電池発電プ
ラントの概略構成を示したもので、以下この構成につい
て説明する。同図において、燃料電池本体１の単位電池
は、背面に水素（Ｈ２ ）等の燃料を接触させたアノー
ド電極２と、背面に酸素（Ｏ２ ）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。しかして、こ
の単位電池をガス分離板を介して交互に複数個積層して
燃料電池本体１を構成している。
ラントの概略構成を示したもので、以下この構成につい
て説明する。同図において、燃料電池本体１の単位電池
は、背面に水素（Ｈ２ ）等の燃料を接触させたアノー
ド電極２と、背面に酸素（Ｏ２ ）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。しかして、こ
の単位電池をガス分離板を介して交互に複数個積層して
燃料電池本体１を構成している。
【０００４】また、アノード電極２には、天然ガス４と
水蒸気５との混合ガスが、改質装置６において水蒸気改
質反応によりＨ２ リッチガスとされて供給され、カソ
ード電極３には圧縮空気７が供給される。そして、アノ
ード電極２に供給されたＨ２ リッチガスは、カソード
電極３に供給された圧縮空気７と電気化学的に反応して
、電気、水および熱となる。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８、アノード出
口凝縮器９および改質器バーナ１０を介して、大気１１
に放出される。一方、カソード電極３を出たガスは、カ
ソード出口リン酸吸着器１２、カソード出口凝縮器１３
および改質器バーナ１０を介して、大気に放出される。 また、アノード電極２およびカソード電極３内のガスは
、アノードリサイクルブロワ１４およびカソードリサイ
クルブロワ１５により、それぞれ循環され、再利用され
る。なお、１６，１７および１８は、それぞれアノード
燃料供給弁、カソード空気供給弁および大気遮断弁であ
る。
水蒸気５との混合ガスが、改質装置６において水蒸気改
質反応によりＨ２ リッチガスとされて供給され、カソ
ード電極３には圧縮空気７が供給される。そして、アノ
ード電極２に供給されたＨ２ リッチガスは、カソード
電極３に供給された圧縮空気７と電気化学的に反応して
、電気、水および熱となる。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８、アノード出
口凝縮器９および改質器バーナ１０を介して、大気１１
に放出される。一方、カソード電極３を出たガスは、カ
ソード出口リン酸吸着器１２、カソード出口凝縮器１３
および改質器バーナ１０を介して、大気に放出される。 また、アノード電極２およびカソード電極３内のガスは
、アノードリサイクルブロワ１４およびカソードリサイ
クルブロワ１５により、それぞれ循環され、再利用され
る。なお、１６，１７および１８は、それぞれアノード
燃料供給弁、カソード空気供給弁および大気遮断弁であ
る。
【０００５】ところで、リン酸型燃料電池は、高温状態
で電池電圧が単位セル当り ０．８Ｖ以上に維持される
と、電池触媒のシンタリングが増長し、電池特性の低下
につながる。一方、電池電圧が単位セル当り０Ｖ以下、
つまり転極現象が生じた場合には電気分解が発生し、電
池に大きな損傷を与えることも知られている。
で電池電圧が単位セル当り ０．８Ｖ以上に維持される
と、電池触媒のシンタリングが増長し、電池特性の低下
につながる。一方、電池電圧が単位セル当り０Ｖ以下、
つまり転極現象が生じた場合には電気分解が発生し、電
池に大きな損傷を与えることも知られている。
【０００６】このため、発電中はもちろんのこと起動・
停止操作中も、電池電圧の管理が必要となってくる。そ
こで、発電中においては、インバータの電圧保護制御に
より、許容値内（通常は ０．６〜 ０．８Ｖ／セル）
に電圧が保持され、もし電池電圧が許容値を超える場合
には、緊急停止等の電池保護処置が施されている。
停止操作中も、電池電圧の管理が必要となってくる。そ
こで、発電中においては、インバータの電圧保護制御に
より、許容値内（通常は ０．６〜 ０．８Ｖ／セル）
に電圧が保持され、もし電池電圧が許容値を超える場合
には、緊急停止等の電池保護処置が施されている。
【０００７】一方、起動・停止操作中、特に停止操作に
おいては、カソード電極３内に発電運転中供給された空
気が残留するため、図２に示すような電圧抑制処置が施
される。すなわち、発電停止指令にしたがってカソード
供給空気は遮断され、これと同時にカソード電極３には
不活性ガス例えば窒素（Ｎ２ ）が供給され、残留空気
中のＯ２ パージが実施される。
おいては、カソード電極３内に発電運転中供給された空
気が残留するため、図２に示すような電圧抑制処置が施
される。すなわち、発電停止指令にしたがってカソード
供給空気は遮断され、これと同時にカソード電極３には
不活性ガス例えば窒素（Ｎ２ ）が供給され、残留空気
中のＯ２ パージが実施される。
【０００８】また、インバータは、発電停止指令により
，ＡＣ出力を低減させ、インバータの運転が不可能にな
る微少出力のところで、ダミー抵抗と切替える。上記し
たダミー抵抗は、任意電圧、例えば ０．５Ｖ／セル以
上でＯＮするように制御されている。このダミー抵抗と
カソードのＮ２ パージにより電池電圧は抑制され、最
後にアノード電極２のＮ２ パージが実施され、停止中
の電池電圧の管理は完了する。なお、起動・停止中は、
ダミー抵抗の電圧抑制制御を作動状態としているため、
何らかの理由で電池電圧が発生し、ダミー抵抗投入条件
、例えば、電池電圧＞０．５Ｖ／セルが成立した場合に
は、ダミー抵抗がＯＮして電圧抑制が実行される。
，ＡＣ出力を低減させ、インバータの運転が不可能にな
る微少出力のところで、ダミー抵抗と切替える。上記し
たダミー抵抗は、任意電圧、例えば ０．５Ｖ／セル以
上でＯＮするように制御されている。このダミー抵抗と
カソードのＮ２ パージにより電池電圧は抑制され、最
後にアノード電極２のＮ２ パージが実施され、停止中
の電池電圧の管理は完了する。なお、起動・停止中は、
ダミー抵抗の電圧抑制制御を作動状態としているため、
何らかの理由で電池電圧が発生し、ダミー抵抗投入条件
、例えば、電池電圧＞０．５Ｖ／セルが成立した場合に
は、ダミー抵抗がＯＮして電圧抑制が実行される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、通常リン酸
型燃料電池本体は、一対のアノード電極とカソード電極
から成る単位電池の出力電圧が約１Ｖ以下であるため、
多数の単位電池を直列に積層して構成されている。しか
しながら、停止操作時にカソード電極３のＮ２ パージ
を実施した場合、供給Ｎ２ を個々の単位電池に均一に
供給することが極めて困難なため、個々の単位電池のカ
ソード電極３に存在するＯ２ 量が異なってくる。
型燃料電池本体は、一対のアノード電極とカソード電極
から成る単位電池の出力電圧が約１Ｖ以下であるため、
多数の単位電池を直列に積層して構成されている。しか
しながら、停止操作時にカソード電極３のＮ２ パージ
を実施した場合、供給Ｎ２ を個々の単位電池に均一に
供給することが極めて困難なため、個々の単位電池のカ
ソード電極３に存在するＯ２ 量が異なってくる。
【００１０】この状態でダミー抵抗を投入すると、電池
電圧は、設定値、例えば平均セル電圧 ０．５Ｖ／セル
相当まで全体の電池電圧抑制が成される。ところが個々
の単位電池の均一な電圧抑制は、不可能となり、個々の
単位電池に電圧バラツキが生じ、ダミー抵抗が切れる条
件に達しても、一部の単位電池電圧は高い状態、例えば
０．８Ｖ／セル以上のまま保持される。このため、こ
の一部の高電圧が維持されたままの単位電池は、燃料電
池運転温度が下がるまでシンタリング現象が進み、燃料
電池特性劣化が増長する。したがって、起動・停止の操
作が行われるごとに燃料電池特性は大きく低下し、燃料
電池保証期間前に、定格出力を満足しなくなるという大
きな問題点があった。
電圧は、設定値、例えば平均セル電圧 ０．５Ｖ／セル
相当まで全体の電池電圧抑制が成される。ところが個々
の単位電池の均一な電圧抑制は、不可能となり、個々の
単位電池に電圧バラツキが生じ、ダミー抵抗が切れる条
件に達しても、一部の単位電池電圧は高い状態、例えば
０．８Ｖ／セル以上のまま保持される。このため、こ
の一部の高電圧が維持されたままの単位電池は、燃料電
池運転温度が下がるまでシンタリング現象が進み、燃料
電池特性劣化が増長する。したがって、起動・停止の操
作が行われるごとに燃料電池特性は大きく低下し、燃料
電池保証期間前に、定格出力を満足しなくなるという大
きな問題点があった。
【００１１】本発明は、上記したような問題点を解決す
るためになされたもので、その目的とするところは起動
・停止操作中における燃料電池本体の触媒劣化を最小限
に抑えることができるリン酸型燃料電池発電プラントを
提供することにある。 ［発明の構成］
るためになされたもので、その目的とするところは起動
・停止操作中における燃料電池本体の触媒劣化を最小限
に抑えることができるリン酸型燃料電池発電プラントを
提供することにある。 ［発明の構成］
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、燃料および酸
化剤をそれぞれアノード電極およびカソード電極に導き
、アノード電極の出口ラインおよびカソード電極の出口
ラインからそれぞれアノード電極の入口ラインおよびカ
ソード電極の入口ラインに循環するアノードリサイクル
ラインおよびカソードリサイクルラインを有し、燃料お
よび酸化剤の電気化学反応によって発電するリン酸型燃
料電池発電プラントにおいて、アノードリサイクルライ
ンおよびカソードリサイクルラインの内側のアノード電
極およびカソード電極のそれぞれの入口ラインにＨ２
供給ラインを接続し、この両Ｈ２ 供給ラインには、ア
ノードリサイクルラインおよびカソードリサイクルライ
ンの内側のアノード電極およびカソード電極のそれぞれ
の出口近傍に配設したガス濃度検出手段の出力により、
アノード電極およびカソード電極のＨ２ 濃度を所定値
に制御する調整弁をそれぞれ備えたものである。
化剤をそれぞれアノード電極およびカソード電極に導き
、アノード電極の出口ラインおよびカソード電極の出口
ラインからそれぞれアノード電極の入口ラインおよびカ
ソード電極の入口ラインに循環するアノードリサイクル
ラインおよびカソードリサイクルラインを有し、燃料お
よび酸化剤の電気化学反応によって発電するリン酸型燃
料電池発電プラントにおいて、アノードリサイクルライ
ンおよびカソードリサイクルラインの内側のアノード電
極およびカソード電極のそれぞれの入口ラインにＨ２
供給ラインを接続し、この両Ｈ２ 供給ラインには、ア
ノードリサイクルラインおよびカソードリサイクルライ
ンの内側のアノード電極およびカソード電極のそれぞれ
の出口近傍に配設したガス濃度検出手段の出力により、
アノード電極およびカソード電極のＨ２ 濃度を所定値
に制御する調整弁をそれぞれ備えたものである。
【００１３】
【作用】起動・停止操作中、アノード電極およびカソー
ド電極にＨ２ を供給し、所定のＨ２ 濃度に維持する
ことにより、アノード電極およびカソード電極共Ｈ２
電位（０Ｖ）に抑えることができ、Ｏ２ による高い電
極電位から生じる電極触媒のリンタリングを防止するこ
とができ、燃料電池特性の長寿命化を図ることができる
。
ド電極にＨ２ を供給し、所定のＨ２ 濃度に維持する
ことにより、アノード電極およびカソード電極共Ｈ２
電位（０Ｖ）に抑えることができ、Ｏ２ による高い電
極電位から生じる電極触媒のリンタリングを防止するこ
とができ、燃料電池特性の長寿命化を図ることができる
。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１は、本発明の一実施例を示す構成図である
。なお、図３と同一部分には同符号を付し、重複した説
明を省略する。図１において、２０はアノード電極２の
入口側に接続されるアノードＨ２ 供給ラインで、アノ
ードＨ２ 供給弁２１が接続されている。２２はカソー
ド３の入口側に接続されるカソードＨ２ 供給ラインで
、カソードＨ２ 供給弁２３が接続されている。また、
アノード電極２には、その内部のガス濃度を検出するガ
ス検知器２４が設けられ、このガス検知器２４の出力端
はその検出濃度に応じて上記したアノードＨ２ 供給弁
２１の弁開度を制御する制御装置２５に接続されている
。カソード電極３にも、その内部のガス濃度を検出する
ガス検知器２６が設けられ、このガス検知器２６の出力
端はその検出濃度に応じて上記したカソードＨ２ 供給
弁２３の弁開度を制御する制御装置２７に接続されてい
る。なお、２８はカソード電極３の入口側に接続される
カソードＮ２ 供給ライン、２９はカソードＮ２ 供給
弁、３０はダミー抵抗、３１はアノードＮ２ 供給ライ
ン、３２はアノードＮ２ 供給弁、３３はアノードリサ
イクルライン、３４はカソードリサイクルラインを示す
。
明する。図１は、本発明の一実施例を示す構成図である
。なお、図３と同一部分には同符号を付し、重複した説
明を省略する。図１において、２０はアノード電極２の
入口側に接続されるアノードＨ２ 供給ラインで、アノ
ードＨ２ 供給弁２１が接続されている。２２はカソー
ド３の入口側に接続されるカソードＨ２ 供給ラインで
、カソードＨ２ 供給弁２３が接続されている。また、
アノード電極２には、その内部のガス濃度を検出するガ
ス検知器２４が設けられ、このガス検知器２４の出力端
はその検出濃度に応じて上記したアノードＨ２ 供給弁
２１の弁開度を制御する制御装置２５に接続されている
。カソード電極３にも、その内部のガス濃度を検出する
ガス検知器２６が設けられ、このガス検知器２６の出力
端はその検出濃度に応じて上記したカソードＨ２ 供給
弁２３の弁開度を制御する制御装置２７に接続されてい
る。なお、２８はカソード電極３の入口側に接続される
カソードＮ２ 供給ライン、２９はカソードＮ２ 供給
弁、３０はダミー抵抗、３１はアノードＮ２ 供給ライ
ン、３２はアノードＮ２ 供給弁、３３はアノードリサ
イクルライン、３４はカソードリサイクルラインを示す
。
【００１５】次に、以上のように構成された実施例の作
用を説明する。まず、起動操作の場合には、燃料電池の
温度昇温過程中において、セル温度が所定温度（電池触
媒がシンタリングを促進する温度、例えば １００℃程
度）に達したとき、アノードＨ２ 供給弁２１およびカ
ソードＨ２ 供給弁２３が開き、アノード電極２および
カソード電極３にそれぞれＨ２が供給される。また、こ
の両電極へのＨ２ 供給と同時にアノードリサイクルブ
ロア１４およびカソードリサイクルブロア１５を駆動さ
せることにより、燃料電池本体１に積層された単位電池
のアノード電極２およびカソード電極３に均一にＨ２
を供給するように攪拌運転を実施する。したがって、上
記した目的を達成するためには、アノードリサイクルブ
ロア１４およびカソードリサイクルブロア１５は、連続
運転をすることなく間欠運転でも問題はない。
用を説明する。まず、起動操作の場合には、燃料電池の
温度昇温過程中において、セル温度が所定温度（電池触
媒がシンタリングを促進する温度、例えば １００℃程
度）に達したとき、アノードＨ２ 供給弁２１およびカ
ソードＨ２ 供給弁２３が開き、アノード電極２および
カソード電極３にそれぞれＨ２が供給される。また、こ
の両電極へのＨ２ 供給と同時にアノードリサイクルブ
ロア１４およびカソードリサイクルブロア１５を駆動さ
せることにより、燃料電池本体１に積層された単位電池
のアノード電極２およびカソード電極３に均一にＨ２
を供給するように攪拌運転を実施する。したがって、上
記した目的を達成するためには、アノードリサイクルブ
ロア１４およびカソードリサイクルブロア１５は、連続
運転をすることなく間欠運転でも問題はない。
【００１６】一方、アノード電極２にＨ２ 供給と同時
にアノード電極２内のＨ２ 濃度がガス検知器２４で検
出され、このガス検知器２４の出力が制御装置２５に入
力される。これにより、制御装置２５は、アノード電極
２が所定のＨ２ 濃度（Ｈ２ の爆発下限界以下、例え
ば２％Ｈ２ ）を維持するようにアノードＨ２ 供給弁
２１に指令を与える。上述の起動時のアノード電極２を
所定のＨ２濃度に維持する制御は、図２に示す大気状態
におけるアノード改質ガス導入直前まで実施される。
にアノード電極２内のＨ２ 濃度がガス検知器２４で検
出され、このガス検知器２４の出力が制御装置２５に入
力される。これにより、制御装置２５は、アノード電極
２が所定のＨ２ 濃度（Ｈ２ の爆発下限界以下、例え
ば２％Ｈ２ ）を維持するようにアノードＨ２ 供給弁
２１に指令を与える。上述の起動時のアノード電極２を
所定のＨ２濃度に維持する制御は、図２に示す大気状態
におけるアノード改質ガス導入直前まで実施される。
【００１７】また、カソード電極３においてもＨ２ 供
給と同時にカソード電極３内のＨ２ 濃度がガス検知器
２６で検出され、このガス検知器２６の出力が制御装置
２７に入力される。これにより、制御装置２７は、カソ
ード電極３が所定のＨ２ 濃度（Ｈ２ の爆発下限界以
下、例えば２％Ｈ２ ）を維持するようにカソードＨ２
供給弁２３に指令を与える。上述の起動時カソード電極
３を所定のＨ２ 濃度に維持する制御は、図２に示すよ
うに待機状態前まで実施される。待機状態は、カソード
電極３に空気導入を実施し、発電運転に移行するまでの
準備期間であるが、カソード電極３を含めたカソードリ
サイクルライン３３中にＨ２ が存在する状態下で、空
気導入を実施すると爆発の危険があるため、待機状態で
カソードＮ２ 供給ライン２８のカソードＮ２ 供給弁
２９を開いてカソード電極３にＨ２ を供給し、カソー
ド電極３内の残留Ｈ２ をパージする。ここで、ガス検
出器２６は、カソード電極３内の残留Ｈ２ 濃度を検出
し、所定の空気導入許容Ｈ２ 濃度、例えば ０．５％
Ｈ２ 濃度に達したとき、空気導入信号を制御装置２７
に出力する。以上の操作により、安全に発電運転への移
行が実施される。
給と同時にカソード電極３内のＨ２ 濃度がガス検知器
２６で検出され、このガス検知器２６の出力が制御装置
２７に入力される。これにより、制御装置２７は、カソ
ード電極３が所定のＨ２ 濃度（Ｈ２ の爆発下限界以
下、例えば２％Ｈ２ ）を維持するようにカソードＨ２
供給弁２３に指令を与える。上述の起動時カソード電極
３を所定のＨ２ 濃度に維持する制御は、図２に示すよ
うに待機状態前まで実施される。待機状態は、カソード
電極３に空気導入を実施し、発電運転に移行するまでの
準備期間であるが、カソード電極３を含めたカソードリ
サイクルライン３３中にＨ２ が存在する状態下で、空
気導入を実施すると爆発の危険があるため、待機状態で
カソードＮ２ 供給ライン２８のカソードＮ２ 供給弁
２９を開いてカソード電極３にＨ２ を供給し、カソー
ド電極３内の残留Ｈ２ をパージする。ここで、ガス検
出器２６は、カソード電極３内の残留Ｈ２ 濃度を検出
し、所定の空気導入許容Ｈ２ 濃度、例えば ０．５％
Ｈ２ 濃度に達したとき、空気導入信号を制御装置２７
に出力する。以上の操作により、安全に発電運転への移
行が実施される。
【００１８】次に、停止操作の場合には、カソード電極
３は、図２に示すように発電運転状態から待機状態への
移行に伴い、カソード供給空気は遮断され、同時にカソ
ードＮ２ 供給弁２９を開き、カソード電極３中に残留
している空気中のＯ２ をＮ２ によりパージする。こ
の待機状態中アノード電極２の内部には改質ガスが未だ
供給されている状態にあり、カソード電極３の内部に残
留Ｏ２ が存在することにより電位が発生する。そこで
、燃料電池の陽極，陰極間にダミー抵抗３０を投入する
ことによりカソード電位を、所定値（ ０．８Ｖ／セル
）以下に制御する操作が施される。このようなダミー抵
抗３０の投入により実施される電圧抑制は、燃料電池本
体１の全電圧を所定の電圧範囲に制御するものであるか
ら、積層している個々の単位電池に注目すると、残留電
池のバラツキは大きく、一部の単位電池は、触媒シンタ
リングが促進する ０．８Ｖ／セル以上の電池を維持し
たままの状態が長時間続く恐れがある。そこで、カソー
ド電極３の出口に設けられたガス検出器２６により、カ
ソードライン中のＯ２ 濃度を検出し、許容値（例えば
２％Ｈ２ 程度の微少Ｈ２ を供給しても、安全上問題
の無いＯ２ 濃度）以下に達した場合、ガス検出器２６
は、制御装置２７に信号を送る。この信号を受けた制御
装置２７は、カソード電極３の内部のＨ２ 濃度が所定
の値を維持するようにカソードＨ２ 供給弁２３に指令
を与える。以上の操作により、カソード電極３中に供給
されたＨ２ は、優先的にカソード触媒に吸着し、カソ
ード電極電位は、Ｏ２ 電位からＨ２ 電位へ移行する
。そこで、ダミー抵抗３０を投入しても十分に抑制でき
なかった一部の ０．８Ｖ／セル以上の高電圧残留単位
電池を、微少Ｈ２ の供給により、Ｈ２ 電位である０
Ｖ／セル付近まで抑制することができる。また、停止操
作中のアノード電極２は、図２に示すように待機状態か
ら停止状態への移行に伴い、アノード供給改質ガスが遮
断された後にアノードＮ２ 供給ライン３１のアノード
Ｎ２ 供給弁３２を開き、アノード電極２中に残留する
Ｈ２ をＮ２ によりパージする。この操作により、ア
ノード電極２中のＨ２ 濃度は低下するが、ガス検出器
２４によりＨ２濃度を検出し、制御装置２５に信号を送
る。制御装置２５は、起動操作中と同様に、アノードラ
インが所定のＨ２ 濃度（Ｈ２ 爆発下限界以下、例え
ば２％Ｈ２ ）を維持するようにアノードＨ２ 供給弁
２１に指令を与える。以上のような停止操作中に実施さ
れるアノード電極２およびカソード電極３中のＨ２ 濃
度制御は、燃料電池温度降温中、所定の温度（例えば
１００℃）に達するまで行われる。
３は、図２に示すように発電運転状態から待機状態への
移行に伴い、カソード供給空気は遮断され、同時にカソ
ードＮ２ 供給弁２９を開き、カソード電極３中に残留
している空気中のＯ２ をＮ２ によりパージする。こ
の待機状態中アノード電極２の内部には改質ガスが未だ
供給されている状態にあり、カソード電極３の内部に残
留Ｏ２ が存在することにより電位が発生する。そこで
、燃料電池の陽極，陰極間にダミー抵抗３０を投入する
ことによりカソード電位を、所定値（ ０．８Ｖ／セル
）以下に制御する操作が施される。このようなダミー抵
抗３０の投入により実施される電圧抑制は、燃料電池本
体１の全電圧を所定の電圧範囲に制御するものであるか
ら、積層している個々の単位電池に注目すると、残留電
池のバラツキは大きく、一部の単位電池は、触媒シンタ
リングが促進する ０．８Ｖ／セル以上の電池を維持し
たままの状態が長時間続く恐れがある。そこで、カソー
ド電極３の出口に設けられたガス検出器２６により、カ
ソードライン中のＯ２ 濃度を検出し、許容値（例えば
２％Ｈ２ 程度の微少Ｈ２ を供給しても、安全上問題
の無いＯ２ 濃度）以下に達した場合、ガス検出器２６
は、制御装置２７に信号を送る。この信号を受けた制御
装置２７は、カソード電極３の内部のＨ２ 濃度が所定
の値を維持するようにカソードＨ２ 供給弁２３に指令
を与える。以上の操作により、カソード電極３中に供給
されたＨ２ は、優先的にカソード触媒に吸着し、カソ
ード電極電位は、Ｏ２ 電位からＨ２ 電位へ移行する
。そこで、ダミー抵抗３０を投入しても十分に抑制でき
なかった一部の ０．８Ｖ／セル以上の高電圧残留単位
電池を、微少Ｈ２ の供給により、Ｈ２ 電位である０
Ｖ／セル付近まで抑制することができる。また、停止操
作中のアノード電極２は、図２に示すように待機状態か
ら停止状態への移行に伴い、アノード供給改質ガスが遮
断された後にアノードＮ２ 供給ライン３１のアノード
Ｎ２ 供給弁３２を開き、アノード電極２中に残留する
Ｈ２ をＮ２ によりパージする。この操作により、ア
ノード電極２中のＨ２ 濃度は低下するが、ガス検出器
２４によりＨ２濃度を検出し、制御装置２５に信号を送
る。制御装置２５は、起動操作中と同様に、アノードラ
インが所定のＨ２ 濃度（Ｈ２ 爆発下限界以下、例え
ば２％Ｈ２ ）を維持するようにアノードＨ２ 供給弁
２１に指令を与える。以上のような停止操作中に実施さ
れるアノード電極２およびカソード電極３中のＨ２ 濃
度制御は、燃料電池温度降温中、所定の温度（例えば
１００℃）に達するまで行われる。
【００１９】したがって、以上のように構成された実施
例は、起動・停止過程、特に燃料電池温度が高温状態に
あるとき、アノード電極およびカソード電極中を微少Ｈ
２ 濃度雰囲気に維持することによって、両電極共Ｈ２
電極電位（０Ｖ／セル）付近に抑制することができ、
局部的に残留したＯ２ により、起動・停止過程中に生
じる一部単位電池の ０．８Ｖ／セル以上の高電位状態
で促進する触媒のシンタリング現象を防止でき、燃料電
池特性の長寿命化を図ることができる。
例は、起動・停止過程、特に燃料電池温度が高温状態に
あるとき、アノード電極およびカソード電極中を微少Ｈ
２ 濃度雰囲気に維持することによって、両電極共Ｈ２
電極電位（０Ｖ／セル）付近に抑制することができ、
局部的に残留したＯ２ により、起動・停止過程中に生
じる一部単位電池の ０．８Ｖ／セル以上の高電位状態
で促進する触媒のシンタリング現象を防止でき、燃料電
池特性の長寿命化を図ることができる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ア
ノード電極およびカソード電極のそれぞれの入口側に調
整弁を介してＨ２ 供給ラインを接続し、アノード電極
およびカソード電極出口のそれぞれの出口近傍にその内
部のガス濃度を検出するガス検出手段を配設し、このガ
ス検出手段の出力に応じて調整弁の弁開度を制御するこ
とにより、起動・停止操作中アノード電極およびカソー
ド電極中を微少Ｈ２ 濃度雰囲気に制御し、両電極共Ｈ
２ 電極電位（０Ｖ／セル）近くに抑制することができ
る。これにより、局部的に残留するＯ２ で起動・停止
過程中生じる一部単位電池の ０．８Ｖ／セル以上高電
位状態で促進する触媒のシンタイリング現象を防止でき
、燃料電池特性の長寿命化を図った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。
ノード電極およびカソード電極のそれぞれの入口側に調
整弁を介してＨ２ 供給ラインを接続し、アノード電極
およびカソード電極出口のそれぞれの出口近傍にその内
部のガス濃度を検出するガス検出手段を配設し、このガ
ス検出手段の出力に応じて調整弁の弁開度を制御するこ
とにより、起動・停止操作中アノード電極およびカソー
ド電極中を微少Ｈ２ 濃度雰囲気に制御し、両電極共Ｈ
２ 電極電位（０Ｖ／セル）近くに抑制することができ
る。これにより、局部的に残留するＯ２ で起動・停止
過程中生じる一部単位電池の ０．８Ｖ／セル以上高電
位状態で促進する触媒のシンタイリング現象を防止でき
、燃料電池特性の長寿命化を図った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。
【図１】本発明の一実施例を示す構成図。
【図２】本発明の一実施例の作用を示す説明図。
【図３】従来のリン酸型燃料電池発電プラントの構成図
。
。
１…燃料電池本体、２…アノード電極、３…カソード電
極、４…天然ガス、５…水蒸気、７…圧縮空気、１１…
大気、１４…アノードリサイクルブロア、１５…カソー
ドリサイクルブロア、２０…アノードＨ２ 供給ライン
、２１…アノードＨ２ 供給弁、２２…カソードＨ２
供給ライン、２３…カソードＨ２ 供給弁、２４，２６
…ガス検出器、２５，２７…制御装置。
極、４…天然ガス、５…水蒸気、７…圧縮空気、１１…
大気、１４…アノードリサイクルブロア、１５…カソー
ドリサイクルブロア、２０…アノードＨ２ 供給ライン
、２１…アノードＨ２ 供給弁、２２…カソードＨ２
供給ライン、２３…カソードＨ２ 供給弁、２４，２６
…ガス検出器、２５，２７…制御装置。
Claims (1)
- 【請求項１】 燃料および酸化剤をそれぞれアノード
電極およびカソード電極に導き、前記アノード電極の出
口ラインおよび前記カソード電極の出口ラインからそれ
ぞれ前記アノード電極の入口ラインおよび前記カソード
電極の入口ラインに循環するアノードリサイクルライン
およびカソードリサイクルラインを有し、前記燃料およ
び前記酸化剤の電気化学反応によって発電するリン酸型
燃料電池発電プラントにおいて、前記アノードリサイク
ルラインおよび前記カソードリサイクルラインの内側の
前記アノード電極および前記カソード電極のそれぞれの
入口ラインに水素供給ラインを接続し、この両水素供給
ラインには、前記アノードリサイクルラインおよび前記
カソードリサイクルラインの内側の前記アノード電極お
よび前記カソード電極のそれぞれの出口近傍に配設した
ガス濃度検出手段の出力により、前記アノード電極およ
び前記カソード電極の水素濃度を所定値に制御する調整
弁をそれぞれ備え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 |
|---|---|---|---|
| JP3059043A JPH04294065A (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP3059043A JPH04294065A (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | リン酸型燃料電池発電プラント |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04294065A true JPH04294065A (ja) | 1992-10-19 |
Family
ID=13101889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3059043A Pending JPH04294065A (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | リン酸型燃料電池発電プラント |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04294065A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006127795A (ja) * | 2004-10-26 | 2006-05-18 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システムの停止保管方法 |
| EP1665427A2 (en) * | 2003-08-06 | 2006-06-07 | UTC Fuel Cells, LLC | Hydrogen passivation shut down system for a fuel cell power plant |
| JP2008071747A (ja) * | 2006-08-10 | 2008-03-27 | Gm Global Technology Operations Inc | 始動及び停止による電池の劣化を、スタックの電気的短絡と組み合わされたカソード再循環によって緩和させる方法 |
-
1991
- 1991-03-22 JP JP3059043A patent/JPH04294065A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1665427A2 (en) * | 2003-08-06 | 2006-06-07 | UTC Fuel Cells, LLC | Hydrogen passivation shut down system for a fuel cell power plant |
| JP2007534108A (ja) * | 2003-08-06 | 2007-11-22 | ユーティーシー パワー コーポレイション | 燃料電池発電設備用水素不動態化運転停止システム |
| EP1665427A4 (en) * | 2003-08-06 | 2010-08-25 | Utc Fuel Cells Llc | SYSTEM FOR STOPPING HYDROGEN PASSIVATION FOR A FUEL CELL POWER PLANT |
| JP2006127795A (ja) * | 2004-10-26 | 2006-05-18 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システムの停止保管方法 |
| JP2008071747A (ja) * | 2006-08-10 | 2008-03-27 | Gm Global Technology Operations Inc | 始動及び停止による電池の劣化を、スタックの電気的短絡と組み合わされたカソード再循環によって緩和させる方法 |
| US9614236B2 (en) | 2006-08-10 | 2017-04-04 | GM Global Technology Operations LLC | Method for mitigating cell degradation due to startup and shutdown via cathode re-circulation combined with electrical shorting of stack |
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