JPH05166527A - 溶融炭酸塩型燃料電池昇温制御方法 - Google Patents

溶融炭酸塩型燃料電池昇温制御方法

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JPH05166527A
JPH05166527A JP3360789A JP36078991A JPH05166527A JP H05166527 A JPH05166527 A JP H05166527A JP 3360789 A JP3360789 A JP 3360789A JP 36078991 A JP36078991 A JP 36078991A JP H05166527 A JPH05166527 A JP H05166527A
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cathode gas
cathode
fuel cell
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孝一 大西
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 閉ループで加熱されるカソードガスの温度と
電池部材の温度との間の温度差が適当な範囲になり、電
池が急速に加熱されることによる支障を防止し、安全な
電池の昇温をすることができる溶融炭酸塩型燃料電池昇
温制御方法を提供することにある。 【構成】 電池昇温時に、カソードガス入口弁とカソー
ドガス出口弁とを全閉にしてカソードガス循環ラインと
燃料電池とで閉ループを形成し、この閉ループでカソー
ドガスを循環させて加熱する方法において、該閉ループ
のカソードガス入口と出口のそれぞれのガス温度を検知
してその温度差を求め、この温度差に基づいてガス加熱
器の発熱量を加減して、前記温度差を所定の範囲内に保
ちながら昇温することからなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、溶融炭酸塩型燃料電池
昇温制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の溶融炭酸塩型燃料電池の起動時の
昇温手段は、たとえば、図3に示すようになっている。
図3において、31はカソード極Cとアノード極Aなど
を有する燃料電池、32はカソードガス入口ライン、3
3はカソードガス入口弁、34はカソード排ガスライ
ン、35はカソードガス出口弁、36はカソードガス循
環ライン、37はカソードガス循環ブロワ、38はガス
加熱器、39は加熱ライン、40はアノードガス入口ラ
イン、41はアノード排ガスラインである。すなわち、
燃料電池31の起動時の昇温方法は、カソードガス入口
弁33とカソードガス出口弁35を全閉にしてカソード
ガス循環ライン36と燃料電池31のカソード極Cとで
閉ループを形成し、カソードガスを該閉ルーブ内で循環
させて途中のガス加熱器38で加熱している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
従来の昇温方法では、適当な制御がなされていなかった
ため、燃料電池31の昇温に際して、該電池31が急速
に加熱されることがあり、そうすると、電池部材に過大
な熱応力が発生し、電解質の割れ等の電池部材が破損し
たり、変形するという問題点が発生する。
【0004】本発明は、上記のような問題点を解決しよ
うとするものである。すなわち、本発明は、閉ループで
加熱されるカソードガスの温度と電池部材の温度との間
の温度差が適当な範囲になり、電池が急速に加熱される
ことによる支障を防止し、安全な電池の昇温をすること
ができる溶融炭酸塩型燃料電池昇温制御方法を提供する
ことを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、カソードガス循環ラインにカソードガス
循環ブロワとガス加熱器とを有する燃料電池プラントで
あって、電池昇温時に、カソードガス入口弁とカソード
ガス出口弁とを全閉にして前記カソードガス循環ライン
と燃料電池とで閉ループを形成し、この閉ループでカソ
ードガスを循環させて加熱する方法において、前記閉ル
ープのカソードガス入口およびカソードガス出口のそれ
ぞれのガス温度を検知して、その入口と出口の温度差を
求め、この温度差に基づいて前記ガス加熱器の発熱量を
加減して、前記温度差を所定の範囲内に保ちながら昇温
することからなるものとした。
【0006】
【作用】本発明によれば、閉ループのカソードガス入口
とカソードガス出口の温度差を所定の範囲内に保ちなが
ら昇温するので、ガス加熱器で加熱される加熱ガスの温
度と電池部材の温度との間の温度差も適当な範囲内にな
り、電池が急速に加熱されることがなくなる。
【0007】
【実施例】図1は本発明方法の第1実施例を実施する燃
料電池プラントの一部を示した説明図である。図1にお
いて、1はカソードガス入口ライン、2はカソードガス
入口弁、3はカソード極Cおよびアソード極Aなどを有
する燃料電池、4はカソードガス出口弁、5はカソード
排ガスライン、6はカソードガス循環ライン、7はカソ
ードガス循環ブロワ、8は燃焼ガスまたは電熱を熱源と
するガス加熱器、9は加熱ライン、10はアノードガス
入口ライン、11はアノード排ガスライン、12は後述
する閉ループのカソード入口のガス温度を検知する温度
検出器、13は同じくカソード出口のガス温度を検知す
る温度検出器、14は温度調節器、15は発熱量加減器
である。
【0008】すなわち、燃料電池3の起動時には、該電
池3を常温から昇温させる必要があるので、カソードガ
ス入口弁2とカソードガス出口弁4を全閉にして、カソ
ードガス循環ライン6と燃料電池3のカソード極Cとで
閉ループを形成し、この閉ループでカソードガスを循環
させてガス加熱器8で加熱する。この場合、該閉ループ
のカソードガス入口のガス温度を温度検出器12で検知
し、カソードガス出口のガス温度を温度検出器13で検
知し、それぞれの検知信号を温度差調節器14に送り、
温度差調節器14でその入口と出口の温度差を求め、こ
の温度差に応じた信号を発熱量加減器15に送り、発熱
量加減器15でガス加熱器8の発熱量を加減し、前記温
度差を所定の範囲内に保つようにして昇温する。
【0009】たとえば、電解質の溶融点が490°Cで
ある場合、その490°Cの少し前までは、1時間当り
の前記温度差を約50°Cにして昇温し、その後は、1
時間当りの前記温度差を約10°Cにして昇温する。
【0010】このようにすることにより、加熱ガス温度
と電池部材温度の温度差も、適当な範囲内になり、電池
が急速に加熱されることがなく、したがって、急速に加
熱されることによる電池電解質の割れや部材の熱応力の
過大化および熱歪の過大化を防止できる。
【0011】図2は本発明方法の第2実施例を実施する
燃料電池プラントの一部を示した説明図である。図2に
おいて、符号1ないし15は図1の場合と同様である。
そして16は原燃料ガスライン、17は改質器、18は
改質器燃料供給ライン、19および20は空気供給ライ
ン、21は改質器燃焼排ガスライン、22は熱交換器、
23は電池本体(代表点)の温度を検知する温度検出器
である。
【0012】すなわち、この第2実施例においても、燃
料電池3の昇温に際しては、前記第1実施例と同じよう
に、カソードガス入口弁2とカソードガス出口弁4を全
閉にして、カソードガス循環ライン6と燃料電池3のカ
ソード極Cとで閉ループを形成し、この閉ループでカソ
ードガスを循環させてガス加熱器8で加熱する。この場
合、該閉ループのカソードガス入口、出口のガス温度を
温度検出器12,13で検知し、電池本体(代表点)の
温度を温度検出器23で検知し、それぞれの検知信号を
温度差調節器14に送り、温度差調節器14で、カソー
ドガス入口のガス温度(温度検出器12の検知温度)と
電池本体の温度(温度検出器23の検知温度)との温度
差が規定値以下か否か、カソードガス入口の温度とカソ
ードガス出口の温度との温度差が規定値以下か否かを判
断し、その偏差を求め、この偏差に応じた信号を発熱量
加減器15に送り、発熱量加減器15では、その偏差が
なくなるように、ガス加熱器8の発熱量を加減する。ま
た電池本体温度の昇温速度(単位時開当りの温度)が規
定値を越えないように温度差調節器14から発熱量加減
器15に信号を送り、ガス加熱器8の発熱量を制限する
こともできる。このようにして、前記第1実施例より、
よりきめ細く管理して燃料電池を安全に昇温できる。す
なわち、この第2実施例においては、前記第1実施例と
同様に、安全な電池の昇温を可能にするとともに、無負
荷時の電池反応停止時においても、カソードガス入口弁
2およびカソードガス出口弁4を全開にしたままの状態
でカソードガス入口温度(温度検出器12で検知)が規
定値、たとえば、520°C以下になった時には降下温
度差に応じた信号を温度差調節器14から発熱量加減器
15に送り、ガス加熱器8からのカソード循環ガスを加
熱して、電解質の凝固を防止することができる。なお負
荷運転中にはガス加熱器8は使用しない。
【0013】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
閉ループのカソードガス入口とカソードガス出口の温度
差を所定の範囲内に保ちながら昇温するので、ガス加熱
器で加熱される加熱ガスの温度と電池部材の間の温度差
も適当な範囲内になり、電池が急速に加熱されることに
よる支障を防止し、安全な電池の昇温をすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明方法の第1実施例を実施する燃料電池
プラントの一部を示した説明図である。
【図2】 本発明方法の第2実施例を実施する燃料電池
プラントの一部を示した説明図である。
【図3】 従来の技術についての説明図である。
【符号の説明】
2:カソードガス入口弁 3:燃料電池 4:カソードガス出口弁 6:カソードガス循環ライン 7:カソードガス循環ブロワ 8:ガス加熱器 12,13,23:温度検出器 14:温度差調節器 15:発熱量加減器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カソードガス循環ラインにカソードガス
    循環ブロワとガス加熱器とを有する燃料電池プラントで
    あって、電池昇温時に、カソードガス入口弁とカソード
    ガス出口弁とを全閉にして前記カソードガス循環ライン
    と燃料電池とで閉ループを形成し、この閉ループでカソ
    ードガスを循環させて加熱する方法において、前記閉ル
    ープのカソードガス入口およびカソードガス出口のそれ
    ぞれのガス温度を検知して、その入口と出口の温度差を
    求め、この温度差に基づいて前記ガス加熱器の発熱量を
    加減して、前記温度差を所定の範囲内に保ちながら昇温
    することを特徴とする、溶融炭酸塩型燃料電池昇温制御
    方法。
  2. 【請求項2】 ガス加熱器が電気ヒータである請求項1
    記載の溶融炭酸塩型燃料電池昇温制御方法。
  3. 【請求項3】 電池起動時には、電解質の溶融点近くま
    ではカソードガス入口と出口のガス温度差を大きく設定
    し、それより後はその温度差を小さく設定して昇温する
    ことからなる請求項1または2記載の溶融炭酸塩型燃料
    電池昇温制御方法。
  4. 【請求項4】 電池起動時には、電池本体の温度を検知
    してカソードガス入口温度との温度差を求め、この温度
    差を所定の範囲内に保ちながら昇温することからなる請
    求項1または2記載の溶融炭酸塩型燃料電池昇温制御方
    法。
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