JPH0714595A - 燃料電池式発電装置の運転方法 - Google Patents

燃料電池式発電装置の運転方法

Info

Publication number
JPH0714595A
JPH0714595A JP5179963A JP17996393A JPH0714595A JP H0714595 A JPH0714595 A JP H0714595A JP 5179963 A JP5179963 A JP 5179963A JP 17996393 A JP17996393 A JP 17996393A JP H0714595 A JPH0714595 A JP H0714595A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel gas
power generation
fuel
concentration
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5179963A
Other languages
English (en)
Inventor
Takenori Nakajima
武憲 中島
Isao Kaji
功 加治
Masakatsu Nagata
雅克 永田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujikura Ltd filed Critical Fujikura Ltd
Priority to JP5179963A priority Critical patent/JPH0714595A/ja
Publication of JPH0714595A publication Critical patent/JPH0714595A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃料電池に充分な発電能力を発揮させ、か
つ、発電コストを下げることができる燃料電池式発電装
置の運転方法を提供する。 【構成】 燃料電池から構成される発電部10のガス排
出缶14における燃料ガスの濃度を測定し、この燃料ガ
スの濃度に従って発電部10に供給される燃料ガス量を
調整して、発電部10に最適な量の燃料ガスを供給す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は固体電解質型燃料電池
やリン酸型燃料電池等を用いた燃料電池式発電装置の運
転方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】燃料電池は燃料となる例えば水素やメタ
ンと、酸化剤となる酸素とを電解質を介して電気化学的
に反応させ、起電力を得るものである。図2はこのよう
な燃料電池のうち、例えば固体電解質型燃料電池の動作
原理を示すものである。図中1は例えばイットリア安定
化ジルコニア(YSZ)から構成される固体電解質であ
り、この固体電解質1の一面側には燃料電極2(陰
極)、他面側には空気電極3(陽性)がそれぞれ取り付
けられて単セル4が形成されている。この単セル4の燃
料電極2の一側面側には燃料ガス流路5が設けられ、空
気電極3の一側面がわには酸化性ガス流路6が設けられ
ている。
【0003】そして、燃料ガス流路5の入口5a側から
出口5b側に向かって、例えば水素とからなる燃料ガス
を連続して流し、酸化性ガス流路6の入口6a側から出
口6b側に向かって、例えば空気を連続して流すと、空
気中の酸素(O2 )が酸素イオンとなって固体電解質1
中を空気電極3側から燃料電極2側に移動し、燃料電極
2側の燃料ガスである水素(H2 )と電気化学的に反応
して水(H2 O)となる。この際、燃料電極2と空気電
極3間に起電力が生じるため、燃料電極2と空気電極3
間を連結する負荷7に電力が供給されることとなる。
【0004】この場合、燃料電極2側では水素が消費さ
れ水が発生するため、燃料ガス流路5の出口部5b側で
は水素濃度が減少し、水蒸気の濃度が増加する。また、
空気電極3側では酸素が消費されるため酸化性ガス流路
6の出口部6b側では酸素濃度が減少し、相対的にチッ
ソ濃度等が増加する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】燃料電池に供給される
酸化性ガスとしては一般に空気が使用されるため酸化剤
である酸素の供給量に制限はないが、燃料ガスは有限で
あり高価であるため、燃料電池から排出される発電に寄
与しない燃料ガスの量はできるだけ少なく抑える必要が
ある。ところが、発電に寄与しない燃料ガスの量を制限
し過ぎると、燃料電池の燃料ガス流路5の出口部5b近
傍で燃料ガスが過度に薄くなり、燃料電池が充分に発電
能力を発揮せずに、発電効率が下がってしまうという不
都合が生じる。
【0006】いっぽう、上記のような燃料電池を用いた
発電装置においては、従来、燃料ガスの量について何ら
制限を設けず、燃料電池の発電能力にのみ注目して、発
電装置の運転を行なっていたため、どちらかといえば、
不要な燃料まで供給してしまい、その発電コストが上昇
してしまうという傾向があった。
【0007】この発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、燃料電池に充分な発電能力を発揮させ、かつ、発電
コストも下げることができる燃料電池式発電装置の運転
方法を提供することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、燃料ガスと酸化性ガスとを電気化学
的に反応させて発電を行なう燃料電池式発電装置の運転
方法において、燃料電池から構成される発電部の出口部
における燃料ガスの濃度を測定し、該燃料ガスの濃度に
従って前記発電部に供給する燃料ガス量を制御すること
を特徴とするものである。
【0009】
【作用】発電部は燃料電池から構成されるため、発電に
あたり、この発電部に供給される燃料ガスは、同じくこ
の発電部に供給される酸化性ガスと電気科学的に反応し
て消費される。そして、燃料ガス中の発電に関与しなか
った燃料ガスは発電部から外部に放出される。この場
合、発電部の出口部における燃料ガスの濃度に従って発
電部に供給される燃料ガス量を制御するようにしている
ため、発電効率および燃料消費率を高レベルに維持し、
燃料の過剰率を最適状態に維持して発電部に燃料ガスを
供給できる。すなわち、この発明では発電部に最適な量
の燃料ガスを供給できる。
【0010】
【実施例】つぎにこの発明の実施例を図面を参照して説
明する。なお、図2で説明したものと同一のものには同
一符号を付しその説明を省略する。図1は燃料電池式発
電装置の発電部周りの構成を模式的に示したものであ
り、図中10は例えば固体電解質を用いた固体電解質型
燃料電池から構成される燃料電池式発電装置の発電部で
ある。この発電部10は、図2で示されるような単セル
4と燃料ガス流路5および酸化性ガス流路6から構成さ
れる燃料電池、または複数の単セル4とこの複数の単セ
ル4に対する組み合わされた燃料ガス流路および組み合
わされた酸化性ガス流路6から構成される燃料電池、ま
たはこれ等の燃料電池のいずれかもしくは両方を複数組
合わせた複数の燃料電池(いわゆるモジュール)のいず
れかから構成される。
【0011】また、図中11は、前記単セル4の燃料ガ
ス流路5、または複数の単セル4…に対する組み合わさ
れた燃料ガス流路、またはモジュール内の燃料ガス流路
から構成される発電部10の燃料ガスチャンバであり、
この燃料ガスチャンバ11には例えば燃料である水素ガ
スをこの燃料ガスチャンバ11に供給する燃料ガス供給
管13と、燃料ガス中の発電に使用されなかった水素お
よび発電によって生じた水蒸気とから構成される排ガス
をこの燃料ガスチャンバ11から排出するガス排出管1
4とが取り付けられている。
【0012】さらに、図中12は、前記単セル4の酸化
性ガス流路6、または複数の単セル4に対する組み合わ
された酸化性ガス流路、またはモジュール内の酸化性ガ
ス流路から構成される発電部10の酸化性ガスチャンバ
であり、この酸化性ガスチャンバ12には例えば酸化剤
である酸素を有する酸化性ガスとしての空気をこの酸化
性ガスチャンバ12に供給する酸化性ガス供給管15
と、発電にあたり酸素が消費されて酸素濃度が低下した
空気をこの酸化性ガスチャンバ12から排出する酸化性
ガス排出管16とが取り付けられている。
【0013】前記ガス排出管14には燃料ガスチャンバ
11から排出される排ガス中の燃料ガス(水素)の濃度
を測定し、この濃度信号を制御装置18に出力する燃料
濃度計17が取り付けられており、燃料ガス供給管13
には燃料ガスチャンバ11に供給する燃料ガスのマスフ
ロー(重量流量)を調整する流量調整弁19が取り付け
られている。そして、この流量調整弁19は燃料ガスチ
ャンバ11から排出される燃料ガスの濃度に従って、制
御装置18によりその開度が制御される。ここで、燃料
濃度計17としては水素、メタン、一酸化炭素といった
燃料電池の燃料を定量的に分析でき、その濃度信号を制
御装置18に伝達できるものであれば、どのようなもの
であってもよく、例えばガスクロマトグラフ等がある。
【0014】つぎにこの燃料電池式発電装置の発電部1
0の運転方法を説明する。酸化性ガス供給管15を介し
て発電部10の酸化性ガスチャンバ12に空気を供給す
ると、この空気中の酸素は燃料電池の空気電極3におい
てイオンとなり、固体電解質1中を通って燃料電極2に
達する。また、空気と同時に、燃料ガス供給管13を介
して発電部10の燃料ガスチャンバ11に一定組成の燃
料ガスを供給すると、燃料ガスは燃料電池の燃料電極2
において前記酸素イオンと電気化学的に反応し水とな
る。そして、この際燃料電極2と空気電極3間に起電力
を生じ、この発電部10によって所定量の発電がなされ
る。
【0015】このように発電部10で発電がなされると
燃料ガスが消費されるとともに水蒸気が生じるため、ガ
ス排出管14中の燃料ガスの濃度は当初の値に比べ低下
することとなるが、この場合、この水素濃度を燃料濃度
計17により測定し、この水素濃度信号を制御装置18
に送る。そして、制御装置18により、この水素濃度信
号値と基準濃度、すなわちこの燃料ガスについて燃料電
池の発電能力を落とさない許容できる最低限の水素濃度
の信号とが比較される。
【0016】そして、水素の測定濃度が基準濃度より高
ければ、発電部10への燃料ガスの供給量が過剰となっ
ていると考えられるため、制御装置18を介して流量調
整弁19をやや閉じ、発電部10への燃料ガスの過剰な
供給を是正して、運転コストの低減を図る。また、水素
の測定濃度が基準濃度より低ければ、発電部10への燃
料ガスの供給量が不足していると考えられるため、制御
装置18を介して流量調整弁19をやや開き、発電部1
0への燃料ガスの供給不足を是正して、発電部10にお
ける発電能力を回復させ、発電効率の低下を防止する。
なお、上記燃料ガス流量の調整は、制御装置18を設け
ず、作業者が燃料濃度計に表示される燃料濃度に従っ
て、流量調整弁19を調整するようにしてもよいことは
勿論である。
【0017】以上のようにこの発明では発電部10の出
口部における燃料ガスの濃度を測定し、この測定濃度の
高低によって発電部10へ供給する燃料ガスの流量を調
整するようにしているため、発電部10に常に適正量の
燃料ガスを供給でき、装置の運転コストの低減と発電効
率の向上を図ることができる。ここで、ガス排出管14
中の燃料ガスの基準濃度としては、水素100%の燃料
ガスの場合、80%の水素を消費した場合の水素濃度が
1つの目安とされる。
【0018】なお、この発明では、燃料ガスは水素ガス
に限らず、メタンや一酸化炭素等、燃料電池に使用でき
る燃料ガスであればどのようなものでもよい。
【0019】また、上記実施例においては発電部10を
固体電解質型燃料電池により構成したが、これに限ら
ず、発電部10をリン酸型燃料電池や溶融炭酸塩型燃料
電池等で構成しても同様の効果が得られる。
【0020】
【発明の効果】以上の説明から明らかなようにこの発明
によれば、燃料電池から構成される発電部に最適な量の
燃料ガスを供給できるため、燃料電池への燃料の供給不
足を防止して燃料電池に充分な発電能力を発揮させるこ
とができるとともに、燃料電池への燃料の過剰供給を防
止して発電コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】発電部周りの構成を模式的に示す図である。
【図2】固体電解質型燃料電池の動作原理を示す図であ
る。
【符号の説明】
10…発電部、 14…ガス排出管、 17…燃料濃度
計、 19…流量調整弁。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃料ガスと酸化性ガスとを電気化学的に
    反応させて発電を行なう燃料電池式発電装置の運転方法
    において、 燃料電池から構成される発電部の出口部における燃料ガ
    スの濃度を測定し、該燃料ガスの濃度に従って前記発電
    部に供給する燃料ガス量を制御することを特徴とする燃
    料電池式発電装置の運転方法。
JP5179963A 1993-06-25 1993-06-25 燃料電池式発電装置の運転方法 Pending JPH0714595A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5179963A JPH0714595A (ja) 1993-06-25 1993-06-25 燃料電池式発電装置の運転方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5179963A JPH0714595A (ja) 1993-06-25 1993-06-25 燃料電池式発電装置の運転方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0714595A true JPH0714595A (ja) 1995-01-17

Family

ID=16075040

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5179963A Pending JPH0714595A (ja) 1993-06-25 1993-06-25 燃料電池式発電装置の運転方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0714595A (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005115553A (ja) * 2003-10-06 2005-04-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電源装置
JP2006516354A (ja) * 2003-01-16 2006-06-29 セラミック・フューエル・セルズ・リミテッド 燃料電池の運転方法
JP2006210047A (ja) * 2005-01-26 2006-08-10 Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp 燃料電池システム
JP2006522451A (ja) * 2003-04-03 2006-09-28 ユーティーシー フューエル セルズ,エルエルシー 燃料濃度センサ・セルを有する燃料電池発電装置
JP2007066845A (ja) * 2005-09-02 2007-03-15 Denso Corp 燃料電池システム
EP2215678A1 (en) * 2007-10-31 2010-08-11 Fuelcell Energy, Inc. Flow control assembly for use with fuel cell systems operating on fuels with varying fuel composition

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006516354A (ja) * 2003-01-16 2006-06-29 セラミック・フューエル・セルズ・リミテッド 燃料電池の運転方法
JP2006522451A (ja) * 2003-04-03 2006-09-28 ユーティーシー フューエル セルズ,エルエルシー 燃料濃度センサ・セルを有する燃料電池発電装置
JP4686449B2 (ja) * 2003-04-03 2011-05-25 ユーティーシー パワー コーポレイション 燃料濃度センサ・セルを有する燃料電池発電装置
JP2005115553A (ja) * 2003-10-06 2005-04-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電源装置
JP2006210047A (ja) * 2005-01-26 2006-08-10 Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp 燃料電池システム
JP4634163B2 (ja) * 2005-01-26 2011-02-16 東芝燃料電池システム株式会社 燃料電池システム
JP2007066845A (ja) * 2005-09-02 2007-03-15 Denso Corp 燃料電池システム
EP2215678A1 (en) * 2007-10-31 2010-08-11 Fuelcell Energy, Inc. Flow control assembly for use with fuel cell systems operating on fuels with varying fuel composition
EP2215678A4 (en) * 2007-10-31 2012-03-21 Fuelcell Energy Inc FLOW CONTROL ASSEMBLY FOR USE WITH FUEL CELL SYSTEMS OPERATING ON BATTERIES COMPRISING A VARIABLE BATTERY COMPOSITION
KR20150135542A (ko) * 2007-10-31 2015-12-02 퓨얼 셀 에너지, 인크 다양한 연료 조성물을 갖는 연료로 작동되는 연료전지 시스템에 사용하기 위한 흐름 제어 조립체

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7223489B2 (en) Hydrogen purge control apparatus
JP4538190B2 (ja) 燃料電池内の高い燃料利用率
JP4886170B2 (ja) 燃料電池システム
JPH09312167A (ja) 燃料電池発電装置およびその運転方法
US6587766B2 (en) Method for controlling the power of a fuel cell stack, method for controlling the power of a drive unit of an electric vehicle, and fuel cell device
JPS6151772A (ja) 燃料電池発電装置の流量制御装置
JP2001143732A (ja) 固体高分子型燃料電池発電システム及びその運転方法
JPH09266004A (ja) 燃料電池発電装置およびその運転方法
JPH07296834A (ja) 燃料電池発電プラント及び該プラントの改質器運転方法
JPH0714595A (ja) 燃料電池式発電装置の運転方法
JP2007141744A (ja) 燃料電池システム
JP2003068334A (ja) 燃料循環式燃料電池システム
JPH11191422A (ja) 固体高分子形燃料電池装置
JP4410526B2 (ja) 燃料電池の排出ガス処理装置
JP5411901B2 (ja) 燃料電池システム
JPS6260789B2 (ja)
JPS63310573A (ja) 燃料電池発電設備の燃料系制御装置
JP2000040518A (ja) 燃料電池発電装置およびその運転方法
JPS63236269A (ja) 燃料電池制御方法
JP4675605B2 (ja) 燃料電池の酸化剤供給装置
US20040146762A1 (en) Reactant supply for a fuel cell power system
JPS5954176A (ja) 燃料電池発電システム
JPH0311559A (ja) 燃料電池の運転方法
JPH079813B2 (ja) 燃料電池発電プラント
JPS60207255A (ja) 燃料電池制御システム