JPH0824055B2 - Fuel cell power generation system - Google Patents

Fuel cell power generation system

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JPH0824055B2
JPH0824055B2 JP61174137A JP17413786A JPH0824055B2 JP H0824055 B2 JPH0824055 B2 JP H0824055B2 JP 61174137 A JP61174137 A JP 61174137A JP 17413786 A JP17413786 A JP 17413786A JP H0824055 B2 JPH0824055 B2 JP H0824055B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、燃料電池の発電システムに関するものである。 BACKGROUND OF THE INVENTION [Field of the Industrial] This invention relates to power generation system of a fuel cell.

〔従来の技術〕 [Prior art]

周知の通り、燃料電池は対向して配置された燃料電極と酸化剤電極の間に電解質を保持した電解質マトリックスを介在させ、燃料電極および酸化剤電極にそれぞれ燃料ガスおよび酸化剤ガスを供給して運転される一種の発電装置である。 As is well known, fuel cells with intervening electrolyte matrix holding the electrolyte between the oppositely disposed fuel electrode oxidizer electrode, respectively a fuel electrode and the oxidant electrode by supplying fuel gas and oxidant gas a power generator type to be operated.

動作原理については雑誌(J、Electrochen.Soc.第12 The principle of operation magazine (J, Electrochen.Soc. 12
7巻第1433〜p1440頁(1980年)“Voltage Losses in Fu Vol. 7, pp. 1433~p1440 (1980 years) "Voltage Losses in Fu
el Cell Cathode"RPIczkowski and MB Cutlip)に詳しく記載されている。 It is described in detail in el Cell Cathode "RPIczkowski and MB Cutlip).

酸型燃料電池を例にとると、燃料電極では式(1)の反応が起こり、酸化剤電極では式(2)の反応が起こる。 Taking the acid fuel cell as an example, the fuel electrode reaction takes place of the formula (1), the reaction of equation (2) occurs at the oxidant electrode.

H 2 →2H + +2e - ……(1) H 2 → 2H + + 2e - ...... (1) そして燃料電極には天然ガスなどの改質ガス、例えば The reformed gas such as natural gas to the fuel electrode, for example,
H 2 80V/O、CO 2 18V/O、CO2V/Oのような組成の燃料ガスが反応ガスとして供給され、式(1)に従ってH 2が消費されて残りのH 2及びCO 2とCOが排出される。 H 2 80V / O, CO 2 18V / O, fuel gas composition as CO2V / O is supplied as the reaction gas, H 2 is consumed according to equation (1) is the remaining H 2 and CO 2 and CO It is discharged.

また酸化材電極には空気が反応ガスとして供給され、 The air is supplied as a reaction gas to the oxidation material electrode,
式(2)に従ってO 2が消費されて残りのO 2 、H 2及びH 2 O The remaining O 2 and O 2 is consumed according to equation (2), H 2 and H 2 O
が排出される。 There is exhausted. しかし実際には電解質からの水蒸気の蒸発の形で燃料電極側にもH 2 Oが排出される。 But H 2 O is discharged in fact fuel electrode side in the form of evaporation of water vapor from the electrolyte.

従来、上記の燃料電池を用いた発電システムとしては第3図に示すものがあった。 Conventionally, as a power generation system using a fuel cell of the had those shown in FIG. 3. 第3図において、(1)は燃料電池積層体であり、例えば600個の単電池が積層され、300kW出力を発電能力を持つ。 In FIG. 3, (1) is a fuel cell stack, for example, 600 pieces of unit cells are stacked, with generating capacity of 300kW output. (2)は外部負荷との配線、(3)は燃料ガスの入口、(4)は燃料ガスの出口である。 (2) wiring to the external load, (3) the inlet of the fuel gas, (4) is the outlet of the fuel gas. 第3図に示すように、600個の単電池か成る燃料電池積層体に対して燃料ガスの供給はガスマニホールド等を用いて並列に、各電池にほぼ同じ条件で供給されるよう構成されている。 As shown in FIG. 3, the supply of fuel gas is in parallel with the gas manifold and the like to the fuel cell stack of either 600 of the cells, is configured to be supplied at substantially the same conditions for each cell there. また第3図では簡単の為に酸化剤ガスの配管を省略したが酸化剤ガスの供給についても燃料ガスの場合と全く同じである。 In the FIG. 3 is the same as the case of the fuel gas also has been omitted pipe of the oxidant gas for easy supply of the oxidizing gas.

第4図は他の従来例による発電システムを示す構成図であるが、この従来例では燃料電池積層体は100個の単電池から成り電気的に直列に接続された6個のブロックから300kWの発電システムが構成されており、燃料ガスは各ブロックに取り付けられたガスマニホールドに対して並列に入口支管(5)により供給され出口支管(6) Although FIG. 4 is a block diagram showing a power generating system according to another conventional example, the conventional fuel cell stack in the example from the six blocks which are electrically connected in series consists of 100 unit cells of 300kW the power generation system is configured, the fuel gas is supplied by an inlet branch pipe (5) in parallel with the gas manifold attached to each block outlet branch pipes (6)
を通じて排出される。 It is discharged through. また酸化剤ガスについても同様である。 The same is true for the oxidizing gas. 100個の単電池から成る6個のブロックに分けられているのは単電池に異常を生じた場合に単電池を取り換えるの便利である為であるが第4図の発電システムでは部品点数が大幅に増加する欠点がある。 100 What is divided into six blocks of single cells significantly the number of components in the power system but because it is convenient FIG. 4 to replace the single battery case any abnormality in the unit cell there is a drawback to increase to.

第3図,第4図のいずれの発電システムにおいても、 Figure 3, also in the fourth view any of the power generation system,
発電に際して当然の事ながら高い効率が要求される。 It should be understood that the time of power generation with high efficiency is required. 例えば燃料ガスについては80%程度の利用率(供給した反応ガスの80%を電池で消費するという意味)が要求され、酸化剤ガスについては60%程度の利用率が要求される。 For example, for a fuel gas is required utilization of about 80% (meaning that consumed in the battery 80% of the supplied reaction gas), about 60% utilization is required for the oxidizing gas. しかしながら、これらの要求される利用率はクロスオーバー(例えば酸化剤ガスが電解質マトリックスを通じて相手極に達し消費されてしまう現象)が起こっている場合にはクロスオーバーする反応ガス量が余分に消費される為に実質的に利用率が100%を越えることもありうる。 However, utilization by these requests weight reactive gas crossover is extra consumed when the crossover (e.g. phenomenon oxidant gas is consumed reached mating pole through the electrolyte matrix) is going substantially utilization may sometimes exceed 100% for. 燃料ガスの利用率が100%を越えれば燃料極を構成するカーボンなどの構成材料が燃料ガスの代わりに消費され、炭酸ガスに変わる。 Construction materials such as carbon is consumed instead of the fuel gas utilization factor of the fuel gas of a fuel electrode if exceeds 100%, it turns into carbon dioxide. また燃料ガスの利用率が10 The utilization rate of the fuel gas 10
0%を越えなくても100%に近くなれば、酸化剤電極へのプロトン(H + )の供給が不足する為にプロトン(H + )の不足した部分の酸化剤電極触媒層の電位が貴な電位にシフトし近像のカーボンなどの酸化剤電極の構成材料が腐食を起こし始める。 Once close to 100% without exceeding 0%, the potential of the deficient portion of the oxidant electrode catalyst layer of a proton to insufficient supply of protons (H +) to the oxidizing agent electrode (H +) is noble shifting the material of the oxidant electrode such as carbon Kinzo begins cause corrosion, such potential. これら燃料極及び酸化剤電極での変化は不可逆であり構造の破境を伴なう。 Changes in these fuel electrode and the oxidant electrode the accompanying Yabusakai of in construction irreversible. しかも発熱反応であるので燃料電池本体の性能が低下するばかりでなく、これらの変化が連鎖的に進行し、燃料電池本体が爆成器となって大爆発を起こす可能性があった。 Moreover, since an exothermic reaction as well as the performance of the fuel cell main body is lowered, these changes chained to proceed, the fuel cell main body there is a possibility of causing a large explosion becomes 爆成 device. 反応ガスの出口付近では特に電池反応によって生じた水蒸気によって電解液を希釈し粘性を低下せしめる為にクロスオーバーが起こりやすくまたガス欠も起しやすいが、この他積層方向で反応ガスの流れにアンバランスがあると一部のセルでガス欠が起こる可能性もあり、最終的に大爆発につながる原因となるクロスオーバーやガス欠は、反応ガスの利用率を高くすれば高くするほど起こる確立が高くなる。 Occur crossover tends also out of gas in order to allowed to lower the diluted viscous electrolyte in particular by water vapor generated by the cell reaction in the vicinity of the outlet of the reaction gas is also prone but Ann flow of the reaction gas in this other stacking direction there is a possibility that out of gas occurs in some cells when there is balance, crossover and out of gas causing lead to final explosion is established to occur the higher if higher utilization of the reaction gas higher. また1セルあたりの有効面積を4000cm 2程度とすれば、600セル分で240m 2にわたり1mm足らずの隔壁を介して燃料ガスと酸化剤ガスが対時しているわけで、これらの面積すべてにわたって全くクロスオーバーが起こらないようにし、しかもこれを4〜5年間持続しつづけるというのは極めて厳しい要求である。 Further, if the effective area per cell and 4000 cm 2 or so, not oxidizing gas and fuel gas through a 1mm short of the partition wall over 240 m 2 is Taiji 600 cell fraction, completely across all of these areas so as to cross-over does not occur, yet because continue to sustain this four to five years is a very stringent requirements. また高圧下で運転する場合には燃料ガスと酸化剤ガスの間に、大きな差圧が生じる恐れもある。 Also when operating under high pressure between the fuel gas and oxidant gas, there is a possibility that a large pressure difference occurs. また燃料ガスは600セル分でおよそ毎分7m 3 ,酸化剤ガスはおよそ毎15m 3と大量に流れる為に流量の変動が生じやすく、部分的にガス欠の起こる可能性がある。 The fuel gas 600 cell content approximately every minute 7m 3, the oxidant gas is easy variation rate of the for flowing a large amount and per 15 m 3 occurs approximately partially can occur of gas shortage. しかるに、600セルは直列に接続されているので、中の1セルでも異常が起こり性能が低下した場合には600セルすべてにわたって運転を停止せざるを得ない。 However, 600 cells since they are connected in series, when an abnormality occurs performance even one cell in drops stop forced operation across all 600 cells. また燃料極や酸化剤電極における腐食はクロスオーバーやガス欠によりすみやかに起こる反応であり、 The corrosion in the fuel electrode and the oxidizer electrode is a reaction that occurs rapidly by the cross-over or out of gas,
すべてのセルに対して反応ガスを並列化している第3図や第4図の発電システムではすべてのセルに対して腐食の起こる可能性があり、瞬時のうちに600セルすべてに腐食が起こり破損することも充分にありえた。 Can occur corrosion in for all cells power generation system of Figure 3 and Figure 4 that parallelize the reaction gas to all the cells, damage occurs corrosion 600 cells all within the instant It was also impossible to fully be.

〔発明が解決しようとする問題点〕 [Problems to be Solved by the Invention]

従来の燃料電池発電プラントは以上のように構成されているので、反応ガスの利用率を高めた場合にクロスオーバーやガス欠を起こし、腐食を起こして電池を損傷し、大爆発を起こす危険性さえもあった。 Since conventional fuel cell power plant is constructed as described above, when increasing the utilization of the reaction gas to cause a cross-over or out of gas, damage the cell causing corrosion danger of causing explosion even there also. この為反応ガスの利用率を高めることができず、従って、充分な安全性を保ちながら発電効率を高めることができないという問題点があった。 Therefore it is impossible to increase the utilization rate of the reaction gas, therefore, it was impossible to increase the power generation efficiency while maintaining sufficient safety.

この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、充分な安全性を保ちながら全体の発電効率を高めることのできる燃料電池発電システムを得ることを目的としている。 This invention aims at obtaining a fuel cell power generation system made the one, which can increase the power generation efficiency of the whole while maintaining sufficient safety in order to solve the above problems.

〔問題点を解決するための手段〕 [Means for Solving the Problems]

この発明に係る燃料電池発電システムは、電気的に直列に結ばれた複数個の単電池を有する燃料電池積層体に反応ガスを供給して発電する燃料電池発電システムにおいて、上記燃料電池積層体を過半数の単電池を有する第1積層体と残りの単電池を有する第2積層体とに区分し、第1積層体に反応ガスを供給し、その排出ガスを第2積載体に供給すると共に、第2積層体の出力電圧をモニタして上記出力電圧の低下時に第2積層体を新鮮な反応ガスを供給するように構成した、また、その排出ガスから水蒸気を除去して第2積層体に供給するように構成したものである。 Fuel cell power generation system according to the present invention, the electrically fuel cell power generation system which generates electric power by supplying a reaction gas to the fuel cell stack having a plurality of unit cells that are connected in series, the fuel cell stack with divided into a second laminate having a first stack and the rest of the unit cell having a single cell of a majority, the reaction gas is supplied to the first laminate, supplying the exhaust gas to the second stacking body, by monitoring the output voltage of the second stack is configured to supply the fresh reaction gas of the second laminate during lowering of the output voltage, also the second stack to remove water vapor from the exhaust gas it is obtained by configured to provide.

〔作用〕 [Action]

この発明における第2積層体は、クロスオーバーやガス欠などを起こしやすい運転条件になった場合に犠牲となり単電池の過半数を占める第1積層体を保護すると共に、また第2積層体の出力電圧をモニターすることでガス欠などの異常を検知し、上記出力電圧の低下時に第2 The second stack in the present invention protects the first laminate a majority of cells sacrificed if it becomes easy operating conditions cause such cross-over or out of gas, and the output voltage of the second stack It detects an abnormality such as gas shortage by monitoring, the second during lowering of the output voltage
積層体に新鮮な反応ガスを供給することによってガス欠をすみやかに解除し、第2積層体を保護する。 Rapidly releasing the gas shortage by supplying fresh reaction gases in the laminate, to protect the second stack. また水蒸気を除去することによりクロスオーバーを防止し、第2 The crossover is prevented by removing the water vapor, the second
積層体の出力電圧を上げると共に第2積層体を保護することができる。 It is possible to protect the second laminate with raising the output voltage of the stack.

〔実施例〕 〔Example〕

以下、この発明の一実施例を図をもとに説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention based on FIG. 第1図はこの発明の一実施例による燃料電池発電システムを示す構成図であり、第3図に示す従来例にこの発明を適用した場合を示す。 Figure 1 is a block diagram showing a fuel cell power generation system according to an embodiment of the present invention, showing a case of applying the invention to the conventional example shown in Figure 3. 図において、(3)は第1積層体(1a)に反応ガスを供給する第1配管、(8)は第1積層体(1a)から排出された燃料ガスを第2積層体(1b) In the figure, (3) first laminate the first piping for supplying the reaction gas to (1a), (8) the fuel gas discharged from the first laminate (1a) second laminate (1b)
に供給する第2配管、(9)は水蒸気除去装置(10)により除去された水蒸気を外部に導出する配管、(11)は第2積層体(1b)に新鮮なすなわち燃料含有量の多い燃料ガスを供給する第3配管、(12)は第2積層体(1b) The second pipe for supplying the, (9) derives water vapor is removed by steam removing device (10) to the external pipe (11) is a fuel with many fresh namely fuel content in the second laminate (1b) third pipe for supplying the gas, (12) and the second laminate (1b)
の出力電圧をモニタする装置である。 A device for monitoring the output voltage.

次の動作について説明する。 For the next operation will be described. この実施例では、600個の単電池を有する燃料電池積層体は、過半数例えば500 In this embodiment, the fuel cell stack having 600 pieces of unit cells, the majority example 500
個の単電池を有する第1積層体(1a)と残り100個の単電池を有する第2積層体(1b)とに区分されており、燃料ガスはまず第1配管(3)により第1積層体(1a)に供給され、電池反応に供される。 It is divided into a first laminate having a number of cells and (1a) a second laminate having a single cell 100 remaining and (1b), the fuel gas is first of all deposited by the first pipe (3) is supplied to the body (1a), it is subjected to the cell reaction. 第1積層体(1a)から排出された燃料ガスは水蒸気除去装置(10)により水蒸気を除去され(すなわち水蒸気分圧を下げられ)て、第2配管(8)を通って第2積層体(1b)に供給され、電池反応に供される。 The fuel gas discharged from the first laminate (1a) is removed steam by steam removing device (10) Te (i.e. lowered the water vapor partial pressure), the second stack through a second pipe (8) ( is supplied to 1b), it is subjected to the cell reaction. また、第2積層体(1b)ではその出力電圧がモニタされており、出力電圧低下時には第3配管(11)を通じて新鮮な(この場合燃料含有量が多い) The second laminate (1b) in the output voltage are monitored, (often this case fuel content) fresh through the third pipe (11) at the time of the output voltage drop
反応ガスが供給され、電池反応に供される。 The reaction gas is supplied, it is subjected to the cell reaction.

ここで、第1図の実施例における全体の燃料ガスの利用率を第3図の従来例と同じ80%とすると、第1積層体(1a)での燃料ガスの実質利用率は Here, when the utilization rate of the whole of the fuel gas in the embodiment of FIG. 1 is the same as 80% of the conventional example of FIG. 3, real utilization of the fuel gas in the first laminate (1a) is で67%となる。 In the 67%. また、流速も速くなるから、第1積層体(1a)での水蒸気の持ち去り量も多くなり、出口側で電解液が希釈されることに起因するクロスオーバーが起こりにくくなる。 Further, since the flow speed becomes faster, taking away the amount of water vapor in the first laminate (1a) also increases, the electrolytic solution is less likely to occur a crossover due to be diluted at the outlet side. また、燃料利用率が低いので、ガス欠が起こりにくくなる。 In addition, because of the low fuel utilization, less likely to occur out of gas. 従って第1積層体(1a)ではクロスオーバーやガス欠に起因する腐食などの起こる危険性が大幅に減少する。 Therefore risk such as the occurring corrosion caused by the first laminate (1a) in a cross-over or out of gas is greatly reduced. また燃料ガスのセル内の平均分圧が上昇することから第1積層体(1a)の出力電圧が上昇する。 The output voltage of the first laminate (1a) rises from the average partial pressure in the cell of the fuel gas is increased. これに比べて第2積層体(1b)ではすべての悪条件が重なる。 In the second laminate in comparison to (1b) overlaps all adverse conditions. まず第1積層体(1a)で発生した大量の水蒸気を含む為に第2積層体(1b)の電解液が希釈され、クロスオーバーが起こりやすくなる。 Is first electrolyte dilution of the first laminate second laminate to contain large amounts of water vapor generated in (1a) (1b), it tends to occur a crossover. しかし第2積層体(1b)の運転温度を第1積層体(1a)の動作温度よりも高くして第2積層体(1b)での水蒸気の持ち去り量を多くしてやれば電解液の希釈を防止しクロスオーバーを起こしにくくすることができるし、第2積層体(1b)の電解質マトリックスの厚さを厚くすることによってクロスオーバーの防止策となりうる。 However dilution of taking away amount much Shiteyare if electrolyte vapor in the second stack the second stack to be higher than the operating temperature of the operating temperature of the (1b) first laminate (1a) (1b) preventing it can be difficult to cause cross-over, can be the prevention of cross-over by increasing the electrolyte thickness of the matrix of the second laminate (1b). 次にガス欠になりやすいという問題点がある。 Then there is a problem that tends to be out of gas. また燃料ガスの分圧が低くなる為に出力電圧が低下するという問題点がある。 Also there is a problem that the output voltage to the partial pressure of the fuel gas decreases to decrease. ただし、出力については積層数の大半を占める第1積層体(1a)での出力上昇により全体的に見れば出力は従来と同じ300k However, output the same as the output Overall prior by the output increase in the first laminate, which accounts for the majority of the number of stacked layers (1a) for 300k
W程度でバランスする。 To balance at about W. ガス欠については、システム上ガス欠を生じた場合にはまず下流にある第2積層体(1 For out of gas, the second stack is initially downstream in case any system on gas shortage (1
b)に腐食等の問題を生じることが予想されるが、逆に第2積層体(1b)が腐食等のトラブルを起こすことによって過半数を占める第1積層体(1a)には何ら問題を起こすことなく保護される。 Although it is expected to cause corrosion problems in b), causing no problem in the first laminate a majority (1a) by a second laminate (1b) may cause troubles such as corrosion conversely It is protected without. すなわち、第2積層体(1b) That is, the second laminate (1b)
の犠牲のもとに第1積層体(1a)は保護される。 The first laminate at the cost (1a) is protected. この場合第2積層体(1b)を取り換えることになるが、従来の場合のように600セルすべてを取り換えることと比べればダメージが少なくてすむ。 In this case it will be replaced second laminate (1b), requires less damage compared with that replacing all 600 cells as in the prior. なお、第2積層体(1b)は取り換えやすい位置、例えば最上段に位置していることが望ましい。 Note that the second laminate (1b) is replaced easily position, it is desirable that located at the top, for example. また出力電圧について言えば、第2積層体(1b)では反応ガスの分圧が低くても充分にに高い電圧を得られるように第1積層体(1a)よりも多くの触媒量が用いられていてよく、この場合全体的に従来よりも高い出力が得られる効果がある。 Further As for the output voltage, many catalytic amount than the first laminate so that the partial pressure is obtained a voltage high enough even lower (1a) of the second laminate (1b) in the reaction gas is used may have, the effect of a higher overall output than conventional in this case is obtained.

さらに、第2積層体(1b)の出力を高めクロスオーバーやガス欠による腐食を防止する為に、実施例では水蒸気の除去装置(10)と新鮮な反応ガス供給用の第3配管(11)及びモニター用の電圧端子(12)が設けられている。 Furthermore, in order to prevent corrosion due to cross-over or out of gas increases the output of the second laminate (1b), the third pipe for fresh reaction gas supply and removal device water vapor (10) in Example (11) and voltage terminal for monitoring (12) is provided. ガス欠が起これば第2積層体(1b)の出力電圧が急激に低下するが、あわてて元の反応ガス第1配管(3) The second stack If there 'out of gas, but the output voltage of the (1b) is rapidly reduced, hastily original reaction gas first pipe (3)
により供給される)の流量を増しても第2積層体(1b) The second stack also increases the flow rate of to) supplied by (1b)
へ達するまでに第1積層体(1a)を通らなければならない為、かなりの時間を要し、この間に第2積層体(1b) First laminate before reaching the order must pass (1a), takes a considerable time, the second laminate during this time (1b)
はガス欠による腐食が始まってしまう。 Would the start of the corrosion due to the gas shortage. そこで本発明の一実施例による発電システムでは、出力電圧のモニター装置(12)によりガス欠を検知した場合には、第2積層体(1b)に直結した反応ガスの供給用第3配管(11)から新鮮な反応ガスを供給して、第2積層体(1b)の腐食を防止する。 Therefore, in the power generation system according to an embodiment of the present invention, when detecting the out of gas by the monitor device of the output voltage (12), the third piping supplying the reaction gas which is directly connected to the second laminate (1b) (11 ) after fed with fresh reaction gas, to prevent corrosion of the second laminate (1b). また反応ガス供給用配管(11)からの反応ガスの供給量は、必要とされる出力に合わせてモニター装置(12)と連動させ、常時変化させて最適条件に調整することもできる。 The amount of reaction gas supplied from the reaction gas supply pipe (11), in accordance with the power required in conjunction with the monitor device (12) can be adjusted to the optimum condition by changing constantly. また第1配管(3)により供給される元の反応ガスの流量を変化させる必要がないから流量の変動も少なくてすみ、差圧の大きな変化を与えることもない。 The corner and the first pipe (3) at least variation of no need to change the flow rate of the original reaction gas supplied flow rate by, nor give a large change in the differential pressure. 一方、水蒸気の除去装置(10)を動かすことによって燃料ガスの分圧を上げることができ、第2積層体(1b)の出力を上げることができる。 On the other hand, it is possible to increase the output of the can increase the partial pressure of the fuel gas by moving water vapor removing device (10), the second stack (1b). さらに水蒸気を除去することによって第2積層体(1b)での電解液の希釈を少なくし、クロスオーバーや腐食を防止する効果もある。 Further reducing the electrolyte dilution in the second laminate (1b) by removing water vapor, an effect of preventing cross-over or corrosion. しかし、水蒸気除去装置(10)を動かすにはそれなりの電力を必要とするので、水蒸気の除去量についてはトータルのシステム効率を考えて選ばなければならない。 However, since the moving water vapor removing device (10) require moderate power, it must be chosen by considering the system efficiency of the total for the removal amount of water vapor. ただし、第2積層体(1b)でガス欠を検知した場合には、この装置(10)を最大限に働かせることによてクロスオーバー等の2次的な問題を防止し、腐食を防ぐ効果がある。 However, when detecting the out of gas in the second laminate (1b), the device (10) Te by the exerting maximally prevent secondary problems, such as crossover, preventing corrosion effect there is.

第2図は、この発明の他の実施例による燃料電池発電システムを示す構成図であり、第4図に示す従来例にこの発明を適用した場合を示す。 Figure 2 is a block diagram showing a fuel cell power generation system according to another embodiment of the present invention, showing a case of applying the invention to the conventional example shown in Figure 4. この実施例においても上記実施例と同様の効果が得られるのは言うまでもない。 Needless to say that the same effects as described above can be obtained also in this embodiment.

なお上記実施例では燃料ガスを対象として説明したが、酸化剤ガスを対象としてもよく、同様の効果が得られる。 Note that, in the above embodiment has been described as a target fuel gas, but may be directed to the oxidant gas, the same effect can be obtained. また酸化剤ガスを対象とした場合、酸化剤電極での腐食について言えば、第2積層体(1b)において酸素分圧が低下する為に貴な電位になりにくく、従って腐食が起こりにくくなるという効果も加わる。 In the case intended for the oxidant gas, As for corrosion in oxidizing agent electrode, less likely to noble potential for oxygen partial pressure is reduced in the second laminate (1b), thus that the corrosion hardly occurs effect also applied.

〔発明の効果〕 〔Effect of the invention〕

以上のように、この発明によれば、燃料電池積層体を過半数の単電池を有する第1積層体と残りの単電池を有する第2積層体とに区分し、第1積層体に反応ガスを供給し、その排出ガスを第2積層体に供給すると共に、第2積層体の出力電圧をモニタして上記出力電圧の低下時に第2積層体を新鮮な反応ガスを供給するように構成した、また、その排出ガスから水蒸気を除去して第2積層体に供給するように構成したので、クロスオーバーやガス欠などの起こしやすい運転条件になった場合に第2積層体が犠牲となり単電池の過半数を占める第1積層体を保護すると共に第2積層体は新鮮な反応ガスの供給や水蒸気の除去により保護されるため、充分な安全性を保ちながら燃料電池全体の発電効率を高めることができる効果がある。 As described above, according to the present invention, by dividing the fuel cell stack and a second laminate having a first stack and the rest of the unit cell having a single cell of a majority, the reaction gas to the first laminate supplying supplies the exhaust gas to the second stack, and the output voltage of the second stack monitors configured to provide a fresh reaction gas of the second laminate during lowering of the output voltage, also, and then, is supplied to the second laminate by removing water vapor from the exhaust gas, the second stack when it becomes prone operating conditions, such as crossover and out of gas is a single cell sacrificed for the second stack is protected by removal of the supply and steam fresh reaction gases to protect the first laminate a majority, it is possible to enhance the power generation efficiency of the entire fuel cell while maintaining sufficient safety effective.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

第1図はこの発明の一実施例による燃料電池発電システムを示す構成図、第2図はこの発明の他の実施例による燃料電池発電システムを示す構成図、第3図、第4図はそれぞれ従来の燃料電池発電システムを示す構成図である。 Figure 1 is a configuration diagram showing a fuel cell power generation system according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram showing a fuel cell power generation system according to another embodiment of the invention, Figure 3, Figure 4, respectively it is a block diagram showing a conventional fuel cell power generation system. 図において、(1)は燃料電池積層体、(1a)は第1積層体、(1b)は第2積層体、(3)、(4)、(5)、 In the figure, (1) the fuel cell stack, (1a) a first laminate (1b) and the second laminate (3), (4), (5),
(6)、(8)、(9)、(11)は配管、(10)は水蒸気除去装置、(12)は出力電圧モニター装置である。 (6), (8), (9), (11) the pipe (10) is water vapor removing device (12) is an output voltage monitoring device. なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示すものとする。 Incidentally, the same reference numerals in each drawing denote the same or corresponding parts.

Claims (2)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】電気的に直列に結ばれた複数個の単電池を有する燃料電池積層体に反応ガスを供給して発電する燃料電池発電システムにおいて、上記燃料電池積層体を過半数の単電池を有する第1積層体と残りの単電池を有する第2積層体とに区分し、第1積層体に反応ガスを供給する第1配管、第1積層体から排出された反応ガスを第2積層体に供給する第2配管、第2積層体に新鮮な反応ガスを供給する第3配管、および第2積層体の出力電圧をモニタする装置を備え、第1配管より第1積層体に反応ガスを供給し、その排出ガスを第2配管により第2積層体に供給すると共に、上記出力電圧モニタ装置により第2積層体の出力電圧をモニタして上記出力電圧の低下時に第3配管より第2積層体に新鮮な反応ガスを供給するように構成した 1. A electrically fuel cell power generation system which generates electric power by supplying a reaction gas to the fuel cell stack having a plurality of unit cells that are connected in series, the unit cells of the majority of the fuel cell stack first divided into a second laminate having a laminate and the rest of the cell, the first pipe for supplying a reaction gas to the first laminate, the reaction gas discharged from the first laminate second laminate having the second pipe for supplying the third pipe for supplying fresh reaction gas into the second stack, and the second equipped with a device for monitoring the output voltage of the stack, the reaction gas from the first pipe to the first laminate supplied, the exhaust gas is supplied by a second pipe to the second stack, the output voltage monitor device by the third second stack from the pipe the output voltage of the second stack when lowering the monitor to the output voltage and configured to provide a fresh reaction gases to the body 料電池反応システム。 Charge the battery reaction system.
  2. 【請求項2】電気的に直列に結ばれた複数個の単電池を有する燃料電池積層体に反応ガスを供給して発電する燃料電池発電システムにおいて、上記燃料電池積層体を過半数の単電池を有する第1積層体と残りの単電池を有する第2積層体とに区分し、第1積層体に反応ガスを供給する第1配管、第1積層体から排出された反応ガスを第2積層体に供給する第2配管、および第2配管に設けられた水蒸気除去装置を備え、第1配管より第1積層体に反応ガスを供給し、その排出ガスから上記水蒸気除去装置により水蒸気を除去して第2配管より第2積層体に供給するように構成した燃料電池反応システム。 2. A electrical fuel cell power generation system which generates electric power by supplying a reaction gas to the fuel cell stack having a plurality of unit cells that are connected in series, the unit cells of the majority of the fuel cell stack first divided into a second laminate having a laminate and the rest of the cell, the first pipe for supplying a reaction gas to the first laminate, the reaction gas discharged from the first laminate second laminate having the second pipe for supplying the, and the second with water vapor removing device provided in the piping, the reaction gas is supplied from the first pipe to the first laminate, and removing water vapor from the exhaust gas by the water vapor removing device fuel cell reaction system configured to supply from the second pipe into the second stack.
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Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0467575A (en) * 1990-07-06 1992-03-03 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Fuel cell
US8627965B2 (en) 2001-05-17 2014-01-14 Rtc Industries, Inc. Multi-component display and merchandise systems
RU2191449C1 (en) * 2001-07-09 2002-10-20 ЗАО Индепендент Пауэр Технолоджис Process and device to remove inert impurities
JP4529373B2 (en) 2003-04-28 2010-08-25 ソニー株式会社 Method of operating a fuel cell and a fuel cell
US8938396B2 (en) 2004-02-03 2015-01-20 Rtc Industries, Inc. System for inventory management
US8047385B2 (en) 2004-02-03 2011-11-01 Rtc Industries, Inc. Product securement and management system
US9898712B2 (en) 2004-02-03 2018-02-20 Rtc Industries, Inc. Continuous display shelf edge label device
US9375100B2 (en) 2004-02-03 2016-06-28 Rtc Industries, Inc. Product securement and management system
US10339495B2 (en) 2004-02-03 2019-07-02 Rtc Industries, Inc. System for inventory management
JP4737951B2 (en) * 2004-07-09 2011-08-03 三菱重工業株式会社 Fuel cell and operation method thereof
US8739984B2 (en) 2005-09-12 2014-06-03 Rtc Industries, Inc. Product management display system with trackless pusher mechanism
US8967394B2 (en) 2005-09-12 2015-03-03 Rtc Industries, Inc. Product management display system with trackless pusher mechanism
US9265358B2 (en) 2005-09-12 2016-02-23 RTC Industries, Incorporated Product management display system
US9173504B2 (en) 2005-09-12 2015-11-03 Rtc Industries, Inc. Product management display system
US10285510B2 (en) 2005-09-12 2019-05-14 Rtc Industries, Inc. Product management display system
US8978904B2 (en) 2005-09-12 2015-03-17 Rtc Industries, Inc. Product management display system with trackless pusher mechanism
US9259102B2 (en) 2005-09-12 2016-02-16 RTC Industries, Incorporated Product management display system with trackless pusher mechanism
US9138075B2 (en) 2005-09-12 2015-09-22 Rtc Industries, Inc. Product management display system
WO2008153073A1 (en) * 2007-06-11 2008-12-18 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Solid state electrolyte fuel cell module
US9818148B2 (en) 2013-03-05 2017-11-14 Rtc Industries, Inc. In-store item alert architecture
US10154739B2 (en) 2013-12-02 2018-12-18 Retail Space Solutions Llc Universal merchandiser and methods relating to same
US9955802B2 (en) 2015-04-08 2018-05-01 Fasteners For Retail, Inc. Divider with selectively securable track assembly

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6039773A (en) * 1983-08-12 1985-03-01 Mitsubishi Electric Corp Layer-built fuel cell

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JPS6329463A (en) 1988-02-08

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