JPH046755A - 燐酸型燃料電池発電装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は燐酸型燃料電池を用いた発電装置に関する。

〔従来の技術〕

燃料電池の特徴の一つに負荷変動に対する追従性が優れ
ているという点がある。したがって、燃料電池を運転す
るとき、負荷が頻繁に変化するような使い方をされるの
が普通である。

第２図は燐酸型燃料電池を用いた発電装置の模式図であ
り、断面図で表わした燃料電池本体上と、これに接続す
る機器類を示しである。第２図において、燃料電池本体
上は燐酸電解液を含むマトリックス２を挟持するように
、酸化剤ガススペース３を持つ電極ハと燃料ガススペー
ス４を持つ電極口が設けである。酸化剤ガススペース３
および燃料ガススペース４は、それぞれ一方で電動弁５
６を経由して出口配管７と８に接続されており、他方で
は流量調整弁９．ｌＯを経て入口配管１１．１２に接続
されている。また酸化剤ガススペース３と燃料ガススペ
ース４には、差圧計１３に接続される圧力センサ１４．
１５を取り付け、燃料電池本体上と負荷１６を結ぶ経路
に負荷電流計１７を設けである。

第２図では便宜上配管および負荷の接続経路を直線で示
している。

このような発電装置の運転に際しては、負荷の変動に応
じて電池の酸化剤ガスおよび燃料ガスの流量を効率よく
変化させること、即ちこれらのガスを過剰に流すことの
ないように、ガスの利用率をほぼ一定に保ことが必要で
ある。燃料電池を運転するとき、負荷の変動とガス流量
の変化によって生ずる酸化剤ガススペース３と燃料ガス
スペース４との差圧は、電極のｌ１４Ｉｌｌｉ的な力に
よる破壊防止や、ガスクロスに伴なう酸素と水素が直接
反応するのを防止するために、通常は数百ｍＡ４以内に
収まるように運転される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、酸化剤ガススペースと燃料ガススペース
との差圧に関しては次のような問題がある。

燃料電池の運転が常圧で行われる場合は、酸化剤ガスス
ペース３と燃料ガススペース４の出口配管６．７を絞る
必要がないので、負荷変動とガス流量変化があっても酸
化剤ガススペース３と燃料ガススペース４との差圧が大
幅に変化することはないが、とくに燃料電池の高圧ガス
による運転に対しては出口配管６．７を絞るために、急
激なガス流量の変化が生じた場合、出口配管７．８に設
けた電動バルブ５．６の操作が間に合わず過大な差圧が
ついてしまう、したがって、燃料電池を用いた発電装置
は、とくに高圧運転の場合、実際上はガス利用率をほぼ
一定に維持したまま、急激な負荷変動に追従させること
が困難であった。

本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目
的は高圧で運転するときでも、大幅な負荷変動に対して
ガス差圧を抑制し、短時間に負荷に見合う運転が可能な
燐酸型燃料電池発電装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題を解決するために本発明の燐酸型燃料電池発
電装置は、 ａ、燐酸型燃料電池本体の酸化剤ガススペースおよび燃
料ガススペースに取り付けた各圧力センサに接続する差
圧針。

ｂ、第１の演算器、第１の発振器を介して差圧計と、電
池本体の酸化剤ガス出口配管および燃料ガス出口配管に
設置した各電動弁とを接続する回路Ｃ９第１の演算器、
第１の発振器を介して差圧計と、電池本体の酸化副ガス
出口配管および燃料ガス出口配管に設置した各ガス放出
弁とを結ぶ回路ｄ、第２の演算器、第２の発振器を介し
て負荷電流計と、脅召電池本体の酸化剤ガス入口配管お
よび燃料ガス入口配管に設置した各流量調整弁とを接続
する回路。

を備えたものである。

〔作用〕

本発明の燐酸型燃料電池発を装置は上記のように構成し
、酸化剤ガス入口配管および燃料ガス入口配管に設置し
た各流量調整弁と負荷電流計とが連動して、酸化剤ガス
と燃料ガスが負荷電流″に見合った量として決定され、
差圧計から酸化剤ガススペースと燃料ガススペースの差
圧を検出して、これによってガス出口配管の電動弁を所
定の差圧に制御し、その差圧が大きい場合は差圧針と連
動して作用する放出弁を操作して減圧することにより、
この燃料電池運転時の負荷の大きな変動に対して、速や
かに対応することができる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に基づき説明する。

第１図は本発明の燐酸型燃料電池発電装置の機器の配置
を示す模式図であり、第２図と共通部分を同一符号で表
わしである。第１図の装置が第２図の装置と異なる所は
、次の計器類を付加した点にある。即ち、差圧計１３を
第１の演算器１８．第１の発振器１９を介して電動弁５
，６に連結し、流量調整弁９，１０は負荷電流計１４に
第２の演算器２０゜第２の発振器２１を介して連結して
あり、さらに出口配管７，８には差圧計１３と第１の演
算器１８．第１の発振器１９を介して接続されるガス放
出弁２２２３を設けたことである。第１図ではこれら制
御針器頬の電気的な接続系統を点線で結んで示しである
。

このように構成した発電装置は、負荷電流が変化すると
、負荷電流計１７から発せられた信号が第２の演算器２
０に送られ、さらに第２の発振器２１を経て流量調整弁
９，１０に達し、酸化剤ガスおよび燃料ガスは負荷電流
に見合った流量に設定することができる。さらに差圧計
１３によって酸化剤ガススペース３と燃料ガススペース
４の差圧を検出し、その信号を第１の演算器１８．第１
の発振器１９を介して電動弁５，６に送り、所定のガス
差圧を保つように電動弁５，６の開度を調節することが
できる。かくして所定のガス差圧を保ったまま、負荷変
動が行われる。この際、ガス差圧が所定の値を超えた場
合は、差圧計１３からガス放出弁２２．２３に信号を送
り、圧力の高い方の放出弁２２または２３を開くことに
より減圧し、ガス差圧が所定の値に戻った後、直ちにガ
ス放出弁２２または２３を閉じるようにする。

本発明の装置では以上のようにして、例えば１００％負
荷から２５％負荷へ下げる場合、または２５％負荷から
１００％負荷へ上げる場合のような大きな負荷変動に対
しても、ガス差圧を数百ｍＡ４以内に抑え、はぼ２分程
度で負荷変化に対応することが可能となる。

〔発明の効果〕

燐酸型燃料電池を用いた発電装置は、負荷の変動にも追
従性がよいという特徴を持つが、とくに高圧のガスで運
転される場合は、酸化剤ガスと燃料ガスとの差圧を一定
に保つことが難しかったのに対し、本発明では実施例で
述べた如く、ガス入口配管の流量調整弁を負荷電流と連
動して作動させ、ガス差圧をガス出口配管の弁と連動さ
せ、過大のガス差圧は放出弁の作動によって制御するよ
うなそれぞれの回路を形成して装置を構成したため、所
定のガス差圧を保持したまま、急激な負荷変動に対して
極めて短時間に効率よく対応することを可能としたもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の燐酸型燃料電池発電装置の部材配置を
示す模式図、第２図は従来の燐酸型燃料電池発電装置の
部材配置を示す模式図である。 上：燃料電池本体、２：マトリックス、３：酸化剤ガス
スペース、ハ：電極、４：燃料ガススペース、ロ：電極
、５．６：電動弁、７．８＝出口配管、９，１０：流量
調整弁、１１，１２：入口配管、１３：差圧針、１４，
１５：圧力センサ１，１６：負荷、１７：負荷電流計、
１８：第１の演算器、１９：第１の発振器、２０：第２
の演算器、２１：第２の発振器、２２．２３７ガス放出
弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ａ、燐酸型燃料電池本体の酸化剤ガススペースおよ
   び燃料ガススペースに取り付けた各圧力センサに接続す
   る差圧計、 ｂ、第１の演算器、第１の発振器を介して前記差圧計と
   、前記電池本体の酸化剤ガス出口配管および燃料ガス出
   口配管に設置した各電動弁とを接続する回路、 ｃ、前記第１の演算器、前記第１の発振器を介して前記
   差圧計と、前記電池本体の酸化剤ガス出口配管および燃
   料ガス出口配管に設置した各ガス放出弁とを結ぶ回路、 ｄ、第２の演算器、第２の発振器を介して負荷電流計と
   、前記電池本体の酸化剤ガス入口配管および燃料ガス入
   口配管に設置した各流量調整弁とを接続する回路、 を備えたことを特徴とする燐酸型燃料電池発電装置。