JPH0652662B2 - 燃料電池 - Google Patents
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- JPH0652662B2 JPH0652662B2 JP62243746A JP24374687A JPH0652662B2 JP H0652662 B2 JPH0652662 B2 JP H0652662B2 JP 62243746 A JP62243746 A JP 62243746A JP 24374687 A JP24374687 A JP 24374687A JP H0652662 B2 JPH0652662 B2 JP H0652662B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は燃料電池の保護装置の改良に係り、特に燃料ガ
スに水素ガスを、また酸化剤ガスに空気を使用する燃料
電池の保護装置の改良に関するものである。
スに水素ガスを、また酸化剤ガスに空気を使用する燃料
電池の保護装置の改良に関するものである。
従来一般に採用されているこの種燃料電池は、混合すれ
ば爆発の恐れのある水素ガスと空気が用いられているこ
とから、その取扱いまたその流通系及び装置の設計にお
いては細心の注意がはらわれなければならない。
ば爆発の恐れのある水素ガスと空気が用いられているこ
とから、その取扱いまたその流通系及び装置の設計にお
いては細心の注意がはらわれなければならない。
一般には電池本体外においては水素ガス系と空気系は夫
々定められた配管内を流通しているので特に問題になる
ことはないのであるが、電池本体内においては両者ガス
が電解質を介して隣接して流通していること、また多数
の積層体（単電池の）内をこれらのガスが交互に流れて
いることからその接合部より洩れて混合する恐れが充分
にある。
々定められた配管内を流通しているので特に問題になる
ことはないのであるが、電池本体内においては両者ガス
が電解質を介して隣接して流通していること、また多数
の積層体（単電池の）内をこれらのガスが交互に流れて
いることからその接合部より洩れて混合する恐れが充分
にある。
したがつてもし万一ガス洩れが生じた場合にはこの洩れ
を速やかに（爆発濃度になる前に）検知し、かつ燃料電
池の運転を速やかに停止させる保護装置が必要となる。
を速やかに（爆発濃度になる前に）検知し、かつ燃料電
池の運転を速やかに停止させる保護装置が必要となる。
従来一般に採用されているこの種保護装置は、燃料電池
のカソード側排出系、すなわち作動後の空気が排出され
る配管に水素濃度を検知する水素ガス検知装置を設けて
おき、空気側の水素濃度が所定値（一般には１Ｖｏｌ
％）以上になつた場合には、ガス供給弁を閉じ燃料電池
の運転を緊急に停止するようになつていた。
のカソード側排出系、すなわち作動後の空気が排出され
る配管に水素濃度を検知する水素ガス検知装置を設けて
おき、空気側の水素濃度が所定値（一般には１Ｖｏｌ
％）以上になつた場合には、ガス供給弁を閉じ燃料電池
の運転を緊急に停止するようになつていた。
尚この種装置として関連するものには例えば特開昭59-1
05275号が挙げられる。
05275号が挙げられる。
このように形成された保護装置であると、たしかに運転
中燃料電池のアノード側の水素ガスがカソード側の空気
側へ洩れた場合には燃料電池の運転が停止され特に問題
ないのであるが、しかし燃料電池の発電待機の状態（ア
ノード系、電池温度、圧力等は発電時と同じにしてお
き、カソード系は窒素で封じ（あるいは多少流し）てい
る状態）、あるいはこの待機状態から発電状態（上記待
機状態からカソード系に空気を流す状態）に移行する
際、混合ガス的には危険性がなく安全な状態であつて
も、緊急停止してしまつたり、逆に危険が潜んでいる場
合であつても停止することなく空気を導入してしまい爆
発に結びつく恐れがあつた。
中燃料電池のアノード側の水素ガスがカソード側の空気
側へ洩れた場合には燃料電池の運転が停止され特に問題
ないのであるが、しかし燃料電池の発電待機の状態（ア
ノード系、電池温度、圧力等は発電時と同じにしてお
き、カソード系は窒素で封じ（あるいは多少流し）てい
る状態）、あるいはこの待機状態から発電状態（上記待
機状態からカソード系に空気を流す状態）に移行する
際、混合ガス的には危険性がなく安全な状態であつて
も、緊急停止してしまつたり、逆に危険が潜んでいる場
合であつても停止することなく空気を導入してしまい爆
発に結びつく恐れがあつた。
すなわち、待機状態においては前述したようにカソード
系に存在するガスは窒素であり、水素が混入して来ても
直ちに危険ではないが、このような場合であつても水素
濃度が規定値に達すると水素ガス検知装置が作動し、緊
急停止してしまい、したがつて燃料電池の始動が円滑に
行なわれない嫌いがあつた。
系に存在するガスは窒素であり、水素が混入して来ても
直ちに危険ではないが、このような場合であつても水素
濃度が規定値に達すると水素ガス検知装置が作動し、緊
急停止してしまい、したがつて燃料電池の始動が円滑に
行なわれない嫌いがあつた。
本発明はこれにかんがみなされたもので、燃料電池の始
動が安全に、かつ円滑に行なわれるようになしたこの種
燃料電池を提供することを目的とする。
動が安全に、かつ円滑に行なわれるようになしたこの種
燃料電池を提供することを目的とする。
すなわち本発明は酸化剤ガス排出系、すなわち空気の排
出側部分に、酸素濃度検知手段と水素濃度検知手段を設
けると共に、酸素濃度検知手段によって検知された酸素
濃度及び水素濃度検知手段によって検知された水素濃度
がいずれも所定値を越えたときに信号を出力するガス濃
度判別手段を設け、このガス濃度判別手段からの信号に
基づいて酸化剤供給弁を閉じ、酸化剤の供給を停止する
と共に燃料電池の運転を停止するようにしたものであ
る。
出側部分に、酸素濃度検知手段と水素濃度検知手段を設
けると共に、酸素濃度検知手段によって検知された酸素
濃度及び水素濃度検知手段によって検知された水素濃度
がいずれも所定値を越えたときに信号を出力するガス濃
度判別手段を設け、このガス濃度判別手段からの信号に
基づいて酸化剤供給弁を閉じ、酸化剤の供給を停止する
と共に燃料電池の運転を停止するようにしたものであ
る。
このものであると、たとえ燃料電池の発電待機状態、あ
るいは発電待機状態から発電状態に移行する際に、電池
本体部の水素濃度が上昇していて水素ガス検知装置がそ
の濃度を検知しても、窒素中における水素濃度の上昇値
であり、酸素ガス検知装置の検知値は所定値を越えてい
ないので、停止指令が発せられることはなく、したがつ
て燃料電池の始動ができなかつたり、又、始動開始とと
もに緊急停止されるようなことはないのである。
るいは発電待機状態から発電状態に移行する際に、電池
本体部の水素濃度が上昇していて水素ガス検知装置がそ
の濃度を検知しても、窒素中における水素濃度の上昇値
であり、酸素ガス検知装置の検知値は所定値を越えてい
ないので、停止指令が発せられることはなく、したがつ
て燃料電池の始動ができなかつたり、又、始動開始とと
もに緊急停止されるようなことはないのである。
尚この発電待機状態から発電状態に移行する際に、酸化
剤ガス系が窒素ガスから酸素ガスに置換されるわけであ
り、この時、供給される酸化剤ガスと窒素中に淀んでい
た水素ガスとの混合が懸念されるが、これはその置換と
同時、すなわち酸化剤ガス流入とともに窒素ガス及び淀
んでいた水素ガスは順次排気側から排出され、酸素ガス
濃度検知装置の酸素濃度値の所定値に達する頃には水素
濃度のピーク値は過ぎ去り水素濃度検知値は所定値以下
となり問題なく運転状態に入れるわけである。
剤ガス系が窒素ガスから酸素ガスに置換されるわけであ
り、この時、供給される酸化剤ガスと窒素中に淀んでい
た水素ガスとの混合が懸念されるが、これはその置換と
同時、すなわち酸化剤ガス流入とともに窒素ガス及び淀
んでいた水素ガスは順次排気側から排出され、酸素ガス
濃度検知装置の酸素濃度値の所定値に達する頃には水素
濃度のピーク値は過ぎ去り水素濃度検知値は所定値以下
となり問題なく運転状態に入れるわけである。
勿論水素ガスが酸素ガス系側へ多量漏洩していた場合、
すなわち危険状態においては、水素ガス濃度検知装置は
所定の濃度値を示し、また酸素ガス濃度検知装置も所定
の濃度値を示すので、運転停止指令が発せられることは
云うまでもない。
すなわち危険状態においては、水素ガス濃度検知装置は
所定の濃度値を示し、また酸素ガス濃度検知装置も所定
の濃度値を示すので、運転停止指令が発せられることは
云うまでもない。
以下図示した実施例に基づいて本発明を詳細に説明す
る。
る。
図中１が電池本体であり、この電池本体はアノード部分
１ａ、カソード部分１ｂ、及び図示していないが両部分
の間に挟持された電荷質層によって構成される単電池が
複数個積層されて形成されている。尚この図ではその単
電池のみが示されている。
１ａ、カソード部分１ｂ、及び図示していないが両部分
の間に挟持された電荷質層によって構成される単電池が
複数個積層されて形成されている。尚この図ではその単
電池のみが示されている。
アノード部分１ａにはこのアノード部分のガス室に水素
ガスを供給するための燃料ガス供給系２ａ及び作動後の
ガスを排出する燃料ガス排出系３ａを有し、またカソー
ド部分１ｂにはそのガス室に空気を供給するための酸化
剤ガス供給系２ｂ及び作動後のガスを排出する酸化剤ガ
ス排出系３ｂを有している。
ガスを供給するための燃料ガス供給系２ａ及び作動後の
ガスを排出する燃料ガス排出系３ａを有し、またカソー
ド部分１ｂにはそのガス室に空気を供給するための酸化
剤ガス供給系２ｂ及び作動後のガスを排出する酸化剤ガ
ス排出系３ｂを有している。
そして各ガス室に供給されるガス量の調整及びガス供給
停止は、各ガス供給系に設けられている供給ガス調整装
置、すなわちガス供給弁４ａ，４ｂの開度を制御するこ
とによつて行なわれる。
停止は、各ガス供給系に設けられている供給ガス調整装
置、すなわちガス供給弁４ａ，４ｂの開度を制御するこ
とによつて行なわれる。
酸化剤ガス排出系３ｂの比較的電池本体に近い部分には
排出ガス中の水素ガス濃度を検知する水素ガス濃度検知
装置５及び排出ガス中の酸素ガス濃度を検知する酸素ガ
ス濃度検知装置６が設けられ、またこれらの濃度検知装
置の値を判別するガス濃度判別装置７及びこの判別装置
の出力によりガス供給弁４ｂを制御する制御装置８が設
けられている。
排出ガス中の水素ガス濃度を検知する水素ガス濃度検知
装置５及び排出ガス中の酸素ガス濃度を検知する酸素ガ
ス濃度検知装置６が設けられ、またこれらの濃度検知装
置の値を判別するガス濃度判別装置７及びこの判別装置
の出力によりガス供給弁４ｂを制御する制御装置８が設
けられている。
尚図中９は電池本体１を収納している容器であり、その
内部空間には窒素ガス供給系１０より窒素ガスが供給充
満されている。窒素ガス供給系１０に設けられている１
１，１２は窒素ガスしや断弁である。
内部空間には窒素ガス供給系１０より窒素ガスが供給充
満されている。窒素ガス供給系１０に設けられている１
１，１２は窒素ガスしや断弁である。
以上のような構成において、その動作について説明する
と、まず待機状態においては、電池本体１の温度及び電
池容器内圧力は発電状態と同様に保たれており、ガス供
給弁４ａは開状態で適量の水素ガスが流れている。また
窒素ガスしや断弁１１も開状態となつており、容器内圧
力が所定値に保たれるように適量のガスが流されてい
る。一方空気しや断弁４ｂは閉状態でこのカソード部分
１ｂは事前に置換した窒素で封じた状態となつている。
と、まず待機状態においては、電池本体１の温度及び電
池容器内圧力は発電状態と同様に保たれており、ガス供
給弁４ａは開状態で適量の水素ガスが流れている。また
窒素ガスしや断弁１１も開状態となつており、容器内圧
力が所定値に保たれるように適量のガスが流されてい
る。一方空気しや断弁４ｂは閉状態でこのカソード部分
１ｂは事前に置換した窒素で封じた状態となつている。
この待機状態が続くと前述したようにアノード部分から
カソード部分に水素がリークしてカソード部分の水素濃
度が高くなり、ついには水素ガス検知部での濃度が規定
値を越え水素ガス濃度検知装置は指令を発することにな
るが、この際には酸素濃度が規定値以下であるので、酸
素ガス濃度検知装置自体は指令を発せず、したがつて判
別器から緊急停止の信号がでることはないのである。
カソード部分に水素がリークしてカソード部分の水素濃
度が高くなり、ついには水素ガス検知部での濃度が規定
値を越え水素ガス濃度検知装置は指令を発することにな
るが、この際には酸素濃度が規定値以下であるので、酸
素ガス濃度検知装置自体は指令を発せず、したがつて判
別器から緊急停止の信号がでることはないのである。
すなわちカソード部分における水素ガス濃度が高くなつ
ても、この待機状態においては窒素ガス雰囲気中であ
り、特に危険ではないので指令が発せられず、したがつ
て正確な検知ができるわけで始動難になることはないの
である。
ても、この待機状態においては窒素ガス雰囲気中であ
り、特に危険ではないので指令が発せられず、したがつ
て正確な検知ができるわけで始動難になることはないの
である。
つぎに、発電状態に移行する際は、制御装置より空気し
や断弁４ｂを開状態とする指令がでて、ガス系統は発電
状態に移行する。
や断弁４ｂを開状態とする指令がでて、ガス系統は発電
状態に移行する。
このとき、すなわち酸化剤流入時にはこの酸化剤ガス流
入とともに窒素ガス及び淀んでいた水素ガスは順次排気
側から排出され、酸素ガス濃度検知装置の酸素濃度値が
所定値に達する頃には水素濃度のピーク値は過ぎ去り水
素濃度検知値は所定値以下となり、したがつて安全なと
きに停止指令が発せられることはなく円滑な始動が行な
われる。
入とともに窒素ガス及び淀んでいた水素ガスは順次排気
側から排出され、酸素ガス濃度検知装置の酸素濃度値が
所定値に達する頃には水素濃度のピーク値は過ぎ去り水
素濃度検知値は所定値以下となり、したがつて安全なと
きに停止指令が発せられることはなく円滑な始動が行な
われる。
この場合水素ガスが酸素ガス系側へ多量漏洩していた場
合、すなわち危険状態においては水素ガス濃度検知装置
は所定の濃度値を示し、また酸素ガス濃度検知装置も所
定の濃度値を示すので、運転停止指令が発せられ安全性
は確保される。
合、すなわち危険状態においては水素ガス濃度検知装置
は所定の濃度値を示し、また酸素ガス濃度検知装置も所
定の濃度値を示すので、運転停止指令が発せられ安全性
は確保される。
発電状態に移行した後は、勿論酸素ガス濃度検知装置６
の検知値は規定値を越えた状態であるが、水素ガス濃度
検知装置の検知値が規定値以下であれば定常的な発電に
支障がなく運転が続行され、また水素ガス濃度が規定値
を越えれば、制御装置８より緊急停止の信号がでるの
で、運転停止となるわけである。
の検知値は規定値を越えた状態であるが、水素ガス濃度
検知装置の検知値が規定値以下であれば定常的な発電に
支障がなく運転が続行され、また水素ガス濃度が規定値
を越えれば、制御装置８より緊急停止の信号がでるの
で、運転停止となるわけである。
以上説明してきたように本発明は、酸化剤ガス排出系、
すなわち空気の排出側部分に、酸素濃度検知手段と水素
濃度検知手段を設けると共に、酸素濃度検知手段によっ
て検知された酸素濃度及び水素濃度検知手段によって検
知された水素濃度がいずれも所定値を越えたときに信号
を出力するガス濃度判別手段を設け、このガス濃度判別
手段からの信号に基づいて酸化剤ガス供給系に設けた酸
化剤ガス供給弁を閉じ、酸化剤の供給を停止すると共に
燃料電池の運転を停止するようにしたので、カソード側
における水素ガスの濃度が危険状態に上昇したときには
燃料電池の運転が充分停止され、かつ危険のない状態に
おける水素ガスの濃度上昇時には燃料電池の運転が停止
されることなく、したがつて従来のように始動時に危険
でないにもかかわらず、緊急停止したり、始動が困難で
あつたりすることのないこの種燃料電池を得ることがで
きる。
すなわち空気の排出側部分に、酸素濃度検知手段と水素
濃度検知手段を設けると共に、酸素濃度検知手段によっ
て検知された酸素濃度及び水素濃度検知手段によって検
知された水素濃度がいずれも所定値を越えたときに信号
を出力するガス濃度判別手段を設け、このガス濃度判別
手段からの信号に基づいて酸化剤ガス供給系に設けた酸
化剤ガス供給弁を閉じ、酸化剤の供給を停止すると共に
燃料電池の運転を停止するようにしたので、カソード側
における水素ガスの濃度が危険状態に上昇したときには
燃料電池の運転が充分停止され、かつ危険のない状態に
おける水素ガスの濃度上昇時には燃料電池の運転が停止
されることなく、したがつて従来のように始動時に危険
でないにもかかわらず、緊急停止したり、始動が困難で
あつたりすることのないこの種燃料電池を得ることがで
きる。
図は本発明の燃料電池の保護装置を備えた燃料電池のシ
ステムを示す線図である。 １…電池本体、１ａ…アノード部分、１ｂ…カソード部
分、２ａ…燃料ガス供給系、２ｂ…酸化剤ガス供給系、
３ａ…燃料ガス排出系、３ｂ…酸化剤ガス排出系、４
ａ，４ｂ…ガス供給弁、５…水素ガス濃度検知装置、６
…酸素ガス濃度検知装置、７…ガス濃度判別装置、８…
制御装置。
ステムを示す線図である。 １…電池本体、１ａ…アノード部分、１ｂ…カソード部
分、２ａ…燃料ガス供給系、２ｂ…酸化剤ガス供給系、
３ａ…燃料ガス排出系、３ｂ…酸化剤ガス排出系、４
ａ，４ｂ…ガス供給弁、５…水素ガス濃度検知装置、６
…酸素ガス濃度検知装置、７…ガス濃度判別装置、８…
制御装置。
Claims (1)
- 【請求項１】アノード部分とカソード部分で電解質層を
挟持してなる単電池を複数個積層した電池本体と、前記
アノード部分に燃料としての水素ガスを供給する燃料ガ
ス供給系と、前記アノード部分より作動後のガスを排出
する燃料ガス排出系と、前記カソード部分に酸化剤とし
ての空気を供給する酸化剤ガス供給系と、該酸化剤ガス
供給系に設けられた酸化剤ガス供給弁と、前記カソード
部分より作動後のガスを排出する酸化剤ガス排出系とを
含む燃料電池において、 前記酸化剤ガス排出系に設けられた酸素濃度検知手段及
び水素濃度検知手段と、前記酸素濃度検知手段によって
検知された酸素濃度及び前記水素濃度検知手段によって
検知された水素濃度がいずれも所定値を越えたときに信
号を出力するガス濃度判別手段と、前記ガス濃度判別手
段からの信号に基づいて前記酸化剤ガス供給弁を閉じる
制御手段とをさらに含むことを特徴とする燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62243746A JPH0652662B2 (ja) | 1987-09-30 | 1987-09-30 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62243746A JPH0652662B2 (ja) | 1987-09-30 | 1987-09-30 | 燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6489155A JPS6489155A (en) | 1989-04-03 |
| JPH0652662B2 true JPH0652662B2 (ja) | 1994-07-06 |
Family
ID=17108368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62243746A Expired - Fee Related JPH0652662B2 (ja) | 1987-09-30 | 1987-09-30 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0652662B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006253096A (ja) * | 2005-03-14 | 2006-09-21 | Toyota Motor Corp | 燃料電池の異常検知装置 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5256582A (en) * | 1989-02-10 | 1993-10-26 | Texas Instruments Incorporated | Method of forming complementary bipolar and MOS transistor having power and logic structures on the same integrated circuit substrate |
| US6497970B1 (en) | 1999-10-15 | 2002-12-24 | General Motors Corporation | Controlled air injection for a fuel cell system |
| US6461751B1 (en) | 1999-12-06 | 2002-10-08 | Ballard Power Systems Inc. | Method and apparatus for operating a fuel cell |
| US6852434B2 (en) | 1999-12-23 | 2005-02-08 | Ballard Power Systems Inc. | Fuel cell assembly with an improved gas sensor |
| US6815101B2 (en) | 2001-07-25 | 2004-11-09 | Ballard Power Systems Inc. | Fuel cell ambient environment monitoring and control apparatus and method |
| US6979504B2 (en) | 2001-07-25 | 2005-12-27 | Ballard Power Systems Inc. | Fuel cell system automatic power switching method and apparatus |
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1987
- 1987-09-30 JP JP62243746A patent/JPH0652662B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6489155A (en) | 1989-04-03 |
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