JPH07320760A - 燃料電池発電プラント - Google Patents
燃料電池発電プラントInfo
- Publication number
- JPH07320760A JPH07320760A JP6113236A JP11323694A JPH07320760A JP H07320760 A JPH07320760 A JP H07320760A JP 6113236 A JP6113236 A JP 6113236A JP 11323694 A JP11323694 A JP 11323694A JP H07320760 A JPH07320760 A JP H07320760A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- fuel cell
- value
- cell
- voltage
- 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
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明の目的は、燃料電池発電プラントの長
寿命化を達成することである。 【構成】 本発明の燃料電池発電プラントは、燃料電池
の電流値と電圧値を用いて燃料電池入口あるいは出口の
冷却流体温度設定値を発生し、その設定値に実温度を制
御させる運転温度制御手段を設けたことを特徴とする。
寿命化を達成することである。 【構成】 本発明の燃料電池発電プラントは、燃料電池
の電流値と電圧値を用いて燃料電池入口あるいは出口の
冷却流体温度設定値を発生し、その設定値に実温度を制
御させる運転温度制御手段を設けたことを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池および燃料電
池の冷却手段とを備えてなる燃料電池発電プラントに関
する。
池の冷却手段とを備えてなる燃料電池発電プラントに関
する。
【０００２】
【従来の技術】燃料が保有する化学エネルギーを直接電
気エネルギーに変換する燃料発電プラント（以下ＦＣプ
ラントという）は、高効率、無公害、低騒音な都市型分
散電源としてその実用化が強く期待されている。そし
て、この種のＦＣプラントでは、発電運転に伴う燃料電
池からの発熱を除去しその運転温度を適切に維持するた
めに、従来は電池電流値を基に求めた温度設定値に電池
冷却流体の温度を維持する制御手段を用いていた。
気エネルギーに変換する燃料発電プラント（以下ＦＣプ
ラントという）は、高効率、無公害、低騒音な都市型分
散電源としてその実用化が強く期待されている。そし
て、この種のＦＣプラントでは、発電運転に伴う燃料電
池からの発熱を除去しその運転温度を適切に維持するた
めに、従来は電池電流値を基に求めた温度設定値に電池
冷却流体の温度を維持する制御手段を用いていた。
【０００３】図５は、水を冷却流体として循環させ燃料
電池を冷却する構成における従来例を示したもので、１
は燃料電池、２は汽水分離器、３は熱交換器、４は循環
ポンプを示している。この従来例では、電池電流値ａを
基に関数発生器５が燃料電池出口冷却水の設定温度ｂを
発生し、その検出値ｃが設定温度ｂに制御される様に調
節器６が調節弁７に開度指令ｄを出力する。これにより
熱交換器３から２次冷却系へ放出される熱量を操作し、
温度検出値ｃを設定温度ｂに制御することを行ってい
た。
電池を冷却する構成における従来例を示したもので、１
は燃料電池、２は汽水分離器、３は熱交換器、４は循環
ポンプを示している。この従来例では、電池電流値ａを
基に関数発生器５が燃料電池出口冷却水の設定温度ｂを
発生し、その検出値ｃが設定温度ｂに制御される様に調
節器６が調節弁７に開度指令ｄを出力する。これにより
熱交換器３から２次冷却系へ放出される熱量を操作し、
温度検出値ｃを設定温度ｂに制御することを行ってい
た。
【０００４】また図６は、図５の従来例が燃料電池出口
の冷却水温度を制御していたのに替わって、燃料電池入
口の冷却水温度ｃ´を検出し、この検出値が電池電流値
ａに基づく設定温度ｂ´になる様に、調節器６および調
節弁７が制御動作を行う構成である。
の冷却水温度を制御していたのに替わって、燃料電池入
口の冷却水温度ｃ´を検出し、この検出値が電池電流値
ａに基づく設定温度ｂ´になる様に、調節器６および調
節弁７が制御動作を行う構成である。
【０００５】しかしながら、ＦＣプラントにおいては長
時間におよぶ発電運転や度重なる起動停止操作に伴って
燃料電池の電流−電圧特性、すなわちＩ−Ｖ特性が経時
的に低下した場合、同じ電流値の発電運転においても電
圧が低下し、またそれに伴い電池発熱量が増加するた
め、従来の温度制御装置においては燃料電池自身の運転
温度が上昇してしまい、リン酸などの電解液の飛散量増
加や触媒の劣化などの面から、この温度上昇が電池Ｉ−
Ｖ特性の低下を加速させてしまう問題があった。
時間におよぶ発電運転や度重なる起動停止操作に伴って
燃料電池の電流−電圧特性、すなわちＩ−Ｖ特性が経時
的に低下した場合、同じ電流値の発電運転においても電
圧が低下し、またそれに伴い電池発熱量が増加するた
め、従来の温度制御装置においては燃料電池自身の運転
温度が上昇してしまい、リン酸などの電解液の飛散量増
加や触媒の劣化などの面から、この温度上昇が電池Ｉ−
Ｖ特性の低下を加速させてしまう問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】以上の様に、従来のＦ
Ｃプラントにおいては、燃料電池のＩ−Ｖ特性の経時的
変化に伴い電池自身の運転温度が上昇してしまい、これ
が燃料電池の性能低下を加速させてしまう問題があっ
た。本発明の目的は、燃料電池発電プラントの長寿命化
を達成することにある。
Ｃプラントにおいては、燃料電池のＩ−Ｖ特性の経時的
変化に伴い電池自身の運転温度が上昇してしまい、これ
が燃料電池の性能低下を加速させてしまう問題があっ
た。本発明の目的は、燃料電池発電プラントの長寿命化
を達成することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では燃料電池の電流値と電圧値の２つの検出
値を用いて燃料電池入口あるいは出口の冷却流体温度設
定値を発生し、その設定値に実温度を制御させる運転温
度制御手段を設けたことを特徴とする。
に、本発明では燃料電池の電流値と電圧値の２つの検出
値を用いて燃料電池入口あるいは出口の冷却流体温度設
定値を発生し、その設定値に実温度を制御させる運転温
度制御手段を設けたことを特徴とする。
【０００８】
【作用】長期間にわたる発電運転や起動停止運転によっ
て電池Ｉ−Ｖ特性が低下した場合、電池電流と電池電圧
の２つの状態検出値に基づき、同じ電池電流の運転に対
しても電池電圧の低下に応じて冷却流体の温度設定値を
下げる動作を行う。これにより電池電圧低下に伴なう電
池発熱量増加に見合う分だけ冷却温度を低下させること
から、電池Ｉ−Ｖ特性が低下した場合であっても、電池
の動作温度の上昇を抑制する様な作用が生じる。
て電池Ｉ−Ｖ特性が低下した場合、電池電流と電池電圧
の２つの状態検出値に基づき、同じ電池電流の運転に対
しても電池電圧の低下に応じて冷却流体の温度設定値を
下げる動作を行う。これにより電池電圧低下に伴なう電
池発熱量増加に見合う分だけ冷却温度を低下させること
から、電池Ｉ−Ｖ特性が低下した場合であっても、電池
の動作温度の上昇を抑制する様な作用が生じる。
【０００９】
【実施例】以下に本発明の第１の実施例について図面を
参照して説明する。図１は、本発明によるＦＣプラント
の一構成例を示すものであり、図５と同一部分には同一
符号を付している。この実施例では、電池電流ａをもと
に関数発生器８が基準電圧値ｅを発生し、本電圧と実際
の運転電圧検出値ｆとの偏差ｇから関数発生器９が従来
の冷却温度設定値ｂから電池電圧の低下に応じた補正値
ｈを減じ設定温度ｉを発生し、これに冷却流体温度が追
従する様に調節弁７に対し開度指令ｄを出力する構成で
ある。ここで、関数発生器９は、例えば次式（１）の様
に、電池電圧偏差ｇを定数倍することで温度補正値ｈを
発生するものである。なおｃは定数である。
参照して説明する。図１は、本発明によるＦＣプラント
の一構成例を示すものであり、図５と同一部分には同一
符号を付している。この実施例では、電池電流ａをもと
に関数発生器８が基準電圧値ｅを発生し、本電圧と実際
の運転電圧検出値ｆとの偏差ｇから関数発生器９が従来
の冷却温度設定値ｂから電池電圧の低下に応じた補正値
ｈを減じ設定温度ｉを発生し、これに冷却流体温度が追
従する様に調節弁７に対し開度指令ｄを出力する構成で
ある。ここで、関数発生器９は、例えば次式（１）の様
に、電池電圧偏差ｇを定数倍することで温度補正値ｈを
発生するものである。なおｃは定数である。
【００１０】
【数１】 冷却温度補正値（ｂ）＝Ｃ×電池電圧偏差（ｇ）…（１） 次に、かかるごとく構成した実施例の作用について、図
２を用いて説明する。図２は積層した燃料電池の高さ方
向と温度分布の関係を説明するためのもので、10は数枚
の燃料電池セルからなるセルの積層部、11および11´は
内部に冷却水を流しこれによりセルの冷却を行う冷却板
を示している。通常、ある発電出力あるいは電池電流の
運転に対して、電池発熱の比較的少ない初期電池では図
２の実線１0 で示した様な温度分布特性を呈し、また冷
却板11と11´に挟まれた中央部のセルが最高温度（以下
ホットスポット温度と称す）Ｔh0となる。しかしなが
ら、電池電圧の低下がある程度進んでくると同一の発電
出力あるいは電池電流であっても電池セルからの発熱量
が増加するため、電池電流や発電出力に応じ冷却水の入
口あるいは出口温度を一定とする従来プラントでは、温
度分布特性１1 およびホットスポット温度Ｔh1で示した
様にセル温度が上昇する方向に変化する。
２を用いて説明する。図２は積層した燃料電池の高さ方
向と温度分布の関係を説明するためのもので、10は数枚
の燃料電池セルからなるセルの積層部、11および11´は
内部に冷却水を流しこれによりセルの冷却を行う冷却板
を示している。通常、ある発電出力あるいは電池電流の
運転に対して、電池発熱の比較的少ない初期電池では図
２の実線１0 で示した様な温度分布特性を呈し、また冷
却板11と11´に挟まれた中央部のセルが最高温度（以下
ホットスポット温度と称す）Ｔh0となる。しかしなが
ら、電池電圧の低下がある程度進んでくると同一の発電
出力あるいは電池電流であっても電池セルからの発熱量
が増加するため、電池電流や発電出力に応じ冷却水の入
口あるいは出口温度を一定とする従来プラントでは、温
度分布特性１1 およびホットスポット温度Ｔh1で示した
様にセル温度が上昇する方向に変化する。
【００１１】これに対し、この実施例では、電池電圧が
低下した場合、基準電圧との偏差に基づき冷却水の温度
を下げる動作が働くため、セル温度は図２の温度分布特
性１2 で示した様に従来温度分布特性１1 より低くな
り、またホットスポット温度Ｔh2が初期運転状態での温
度Ｔh0と同じ様な値になる様な作用が生じる。
低下した場合、基準電圧との偏差に基づき冷却水の温度
を下げる動作が働くため、セル温度は図２の温度分布特
性１2 で示した様に従来温度分布特性１1 より低くな
り、またホットスポット温度Ｔh2が初期運転状態での温
度Ｔh0と同じ様な値になる様な作用が生じる。
【００１２】従って、従来のＦＣプラントにおいては、
燃料電池の電流−電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）が経時的に変
化することで電池セルの運転温度が上昇し、これが燃料
電池の特性低下を加速させる問題があったのに対し、本
発明では電池電圧が低下しても電池セルの運転温度の上
昇を抑制することでホットスポット温度が常時同じ様な
値に維持され、これにより高温度運転に伴う燃料電池の
特性低下の加速を回避することが可能となる。
燃料電池の電流−電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）が経時的に変
化することで電池セルの運転温度が上昇し、これが燃料
電池の特性低下を加速させる問題があったのに対し、本
発明では電池電圧が低下しても電池セルの運転温度の上
昇を抑制することでホットスポット温度が常時同じ様な
値に維持され、これにより高温度運転に伴う燃料電池の
特性低下の加速を回避することが可能となる。
【００１３】図３は、本発明の第２の実施例を示した構
成図で、図１の実施例と同一部分には同一符号を付けて
いる。図１に示した実施例では電池の出口部分の温度を
設定値になる様に制御していたのに対し、この実施例で
は燃料電池入口の冷却水温度の検出値ｃ´を図１と同一
の構成で求めた燃料電池入口温度設定値ｉ´になる様
に、調節器６が開度指令ｄを発生する構成である。
成図で、図１の実施例と同一部分には同一符号を付けて
いる。図１に示した実施例では電池の出口部分の温度を
設定値になる様に制御していたのに対し、この実施例で
は燃料電池入口の冷却水温度の検出値ｃ´を図１と同一
の構成で求めた燃料電池入口温度設定値ｉ´になる様
に、調節器６が開度指令ｄを発生する構成である。
【００１４】また、図４は本発明の第３の実施例を示し
た構成図である。第１の実施例が電池入口の熱交換器で
冷却水温度を設定値ｉに制御していたのに対し、この第
３の実施例では図１と同様の開示指令値ｄを汽水分離器
２からの蒸気放出量を調整するための調節弁12に出力す
る構成である。
た構成図である。第１の実施例が電池入口の熱交換器で
冷却水温度を設定値ｉに制御していたのに対し、この第
３の実施例では図１と同様の開示指令値ｄを汽水分離器
２からの蒸気放出量を調整するための調節弁12に出力す
る構成である。
【００１５】電池の基準電圧ｅと実電圧値ｆとの偏差ｇ
に応じて温度設定値を補正する本発明においては、これ
ら第２の実施例および第３の実施例に示した様に、冷却
水温度として入口を制御する様な場合においても、また
冷却水温度を制御する手段として熱交換器に替わって汽
水分離器からの蒸気放出量を調整する様な場合において
も、第１の実施例と同様の作用によって、経時的な電池
Ｉ−Ｖ特性の低下に対して常に電池の運転温度を適切に
維持することが可能となり、電池特性の低下が加速され
る従来の問題点を回避する効果が得られる。
に応じて温度設定値を補正する本発明においては、これ
ら第２の実施例および第３の実施例に示した様に、冷却
水温度として入口を制御する様な場合においても、また
冷却水温度を制御する手段として熱交換器に替わって汽
水分離器からの蒸気放出量を調整する様な場合において
も、第１の実施例と同様の作用によって、経時的な電池
Ｉ−Ｖ特性の低下に対して常に電池の運転温度を適切に
維持することが可能となり、電池特性の低下が加速され
る従来の問題点を回避する効果が得られる。
【００１６】なお、これら第１乃至第３の実施例では、
電池電流ａに基づき温度設定値を発生していたが、電流
値信号ａに替わって電池出力値や電池出力要求値を用い
てもまったく同様の作用と効果がもたらされる。
電池電流ａに基づき温度設定値を発生していたが、電流
値信号ａに替わって電池出力値や電池出力要求値を用い
てもまったく同様の作用と効果がもたらされる。
【００１７】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、経
時的な燃料電池の特性低下に対しても、電池の動作温度
の上昇とそれに伴う電池の特性低下の加速を回避するこ
とが可能となり、これにより燃料電池の長寿命化が達成
される。
時的な燃料電池の特性低下に対しても、電池の動作温度
の上昇とそれに伴う電池の特性低下の加速を回避するこ
とが可能となり、これにより燃料電池の長寿命化が達成
される。
【図１】本発明の第１の実施例を示す構成図
【図２】本発明の特性を説明するための燃料電池高さ方
向の温度特性図
向の温度特性図
【図３】本発明の第２の実施例を示す構成図
【図４】本発明の第３の実施例を示す構成図
【図５】従来例の構成図
【図６】他の従来例の構成図
１…燃料電池 ２…気水分離器 ３…熱交換器 ４…循環水ポンプ ５…関数発生器 ６…調節器 ７…調節弁 ８…関数発生器 ９…関数発生器 10…燃料電池セルの積層部 11…冷却板 12…調節弁
Claims (3)
- 【請求項１】 燃料ガスを燃料極にまた酸化剤ガスを酸
化剤極に各々導入しこのとき生じる電気化学反応により
電気エネルギーを発生する燃料電池と、冷却流体を供給
することによって燃料電池からの発熱を除去し運転温度
を適切に維持するために冷却手段とを備えてなる燃料電
池発電プラントに於いて、前記燃料電池の電流値と電圧
値とに基づき前記燃料電池の運転温度を制御する運転温
度制御手段を設けたことを特徴とする燃料電池発電プラ
ント。 - 【請求項２】 前記運転温度制御手段は、燃料電池出口
部の冷却流体温度を前記電流値と電圧値に基づく設定温
度に制御することを特徴とする燃料電池発電プラント。 - 【請求項３】 運転温度制御手段は、燃料電池入口部の
冷却流体温度を前記電流値と電圧値に基づく設定温度に
制御することを特徴とする燃料電池発電プラント。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6113236A JPH07320760A (ja) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | 燃料電池発電プラント |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6113236A JPH07320760A (ja) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | 燃料電池発電プラント |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07320760A true JPH07320760A (ja) | 1995-12-08 |
Family
ID=14607023
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6113236A Pending JPH07320760A (ja) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | 燃料電池発電プラント |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07320760A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003017105A (ja) * | 2001-07-04 | 2003-01-17 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池の冷却装置 |
| JP2007066621A (ja) * | 2005-08-30 | 2007-03-15 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池冷却システム |
| KR100725253B1 (ko) * | 2006-08-02 | 2007-06-04 | (주)퓨얼셀 파워 | 연료전지 시스템 및 그 냉각 제어방법 |
| JP2008521185A (ja) * | 2004-11-19 | 2008-06-19 | ヌベラ・フュエル・セルズ・ヨーロッパ・ソチエタ・ア・レスポンサビリタ・リミタータ | 乾燥ガスが供給される膜燃料電池を含む発電システム |
| JP2008181742A (ja) * | 2007-01-24 | 2008-08-07 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
| JP2012174603A (ja) * | 2011-02-23 | 2012-09-10 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池の運転方法 |
-
1994
- 1994-05-27 JP JP6113236A patent/JPH07320760A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003017105A (ja) * | 2001-07-04 | 2003-01-17 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池の冷却装置 |
| JP2008521185A (ja) * | 2004-11-19 | 2008-06-19 | ヌベラ・フュエル・セルズ・ヨーロッパ・ソチエタ・ア・レスポンサビリタ・リミタータ | 乾燥ガスが供給される膜燃料電池を含む発電システム |
| JP2007066621A (ja) * | 2005-08-30 | 2007-03-15 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池冷却システム |
| KR100725253B1 (ko) * | 2006-08-02 | 2007-06-04 | (주)퓨얼셀 파워 | 연료전지 시스템 및 그 냉각 제어방법 |
| JP2008181742A (ja) * | 2007-01-24 | 2008-08-07 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
| US8361665B2 (en) | 2007-01-24 | 2013-01-29 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell system |
| JP2012174603A (ja) * | 2011-02-23 | 2012-09-10 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池の運転方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110414157B (zh) | 质子交换膜燃料电池系统多目标滑模控制方法 | |
| US4904548A (en) | Method for controlling a fuel cell | |
| JP3662872B2 (ja) | 燃料電池電源装置 | |
| EP1844514B1 (en) | Output limiting device for fuel cell | |
| KR102551676B1 (ko) | 연료전지 차량의 외부 전력 공급시스템 및 공급방법 | |
| CA2435102A1 (en) | Device and method for controlling fuel cell system | |
| JP2007280827A (ja) | 燃料電池用の温度制御システム | |
| KR20120024977A (ko) | 연료 전지 장치 | |
| CN112310439B (zh) | 燃料电池冷却系统的水路切换控制方法、装置及存储介质 | |
| JPH0757753A (ja) | 燃料電池発電装置とその運転制御方法 | |
| CA2414226C (en) | Method for regulating the operation of fuel cell installations controlled according to heat and/or power requirement | |
| JPH07320760A (ja) | 燃料電池発電プラント | |
| JPH11176454A (ja) | 燃料電池の補機用電源 | |
| JP3661826B2 (ja) | 燃料電池発電制御方法 | |
| KR101831135B1 (ko) | 연료전지 시스템 및 그 제어 방법 | |
| US11008663B2 (en) | Electrolysis system | |
| JP3583914B2 (ja) | 燃料電池の補機用電源 | |
| JP2005150019A (ja) | 燃料電池システム | |
| KR101656993B1 (ko) | 실시간 부하 추종이 가능한 연료전지 시스템 및 그 제어 방법 | |
| JP2671523B2 (ja) | 燃料電池発電装置の運転制御方法 | |
| JP3399566B2 (ja) | 燃料電池 | |
| JP2674867B2 (ja) | 燃料電池発電装置 | |
| JPS6340269A (ja) | 燃料電池発電プラントの冷却系制御装置 | |
| EP4016679A1 (en) | Method for operating fuel cell system and fuel cell system | |
| JP3948664B2 (ja) | 燃料電池の冷却装置 |