JPH0831439A - Fuel cell power generation plant - Google Patents

Fuel cell power generation plant

Info

Publication number
JPH0831439A
JPH0831439A JP6165019A JP16501994A JPH0831439A JP H0831439 A JPH0831439 A JP H0831439A JP 6165019 A JP6165019 A JP 6165019A JP 16501994 A JP16501994 A JP 16501994A JP H0831439 A JPH0831439 A JP H0831439A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
fuel cell
oxidant
string
series
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
JP6165019A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masato Watanabe
政人 渡邉
Masahiro Ogawa
雅弘 小川
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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 Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP6165019A priority Critical patent/JPH0831439A/en
Publication of JPH0831439A publication Critical patent/JPH0831439A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/249Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells comprising two or more groupings of fuel cells, e.g. modular assemblies
    • 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

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

PURPOSE:To keep fuel/oxidizer utilization factor of a fuel cell main body, and a battery voltage within a proper range even in the case where characteristic unbalance is generated between the fuel cell main bodies. CONSTITUTION:Fuel cell main bodies 1 each comprising a fuel pole and an oxidizer pole are electrically connected to each other in the number of (n) (n>=1) serially to form a string 2, and such strings 2 are electrically connected in parallel in the number of (m) (m>=2). To each string 2, a string current detector 31 is connected separately. A fuel supply damper 32 and an oxidizer supply damper 33 are provided on each fuel supply header 19 and an oxidizer supply header 20 of each string 2 respectively. Each fuel supply damper 32 and each oxidizer supply damper 33 adjust ratio of fuel flow and oxidizer flow to be supplied to each string 2 based on each string current detection value obtained by each string current detector 31.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電気的に直列または並
列接続を行っている複数の燃料電池本体を備えた燃料電
池発電プラントに係り、特に、燃料・酸化剤の供給系統
の改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell power plant having a plurality of fuel cell bodies electrically connected in series or in parallel, and more particularly to improvement of a fuel / oxidant supply system.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、燃料電池発電プラントでは、1
台の燃料電池本体の出力に制限があるため、発電出力を
増大させる場合には、複数の燃料電池本体を組み込むこ
とが必要である。ただし、直列接続だけでは電池運転電
圧が高くなり過ぎ、直交変換装置などの定格電圧が高く
なるため、直列接続と並列接続を組み合わせることが一
般的である。
2. Description of the Related Art Generally, in a fuel cell power plant,
Since the output of the fuel cell main body of the stand is limited, it is necessary to incorporate a plurality of fuel cell main bodies when increasing the power generation output. However, since the battery operating voltage becomes too high and the rated voltage of the orthogonal transformation device becomes high only by the series connection, it is common to combine the series connection and the parallel connection.

【0003】また、このような燃料電池発電プラントで
は、プラント全体としての出力に応じて各燃料電池に対
する燃料・酸化剤の供給量を調節できるように、複数の
燃料電池へ燃料・酸化剤を供給するための流量調節手段
は、全ての燃料電池本体に対して共通となっている。ま
た、燃料電池の運転電圧を抑制するための酸化剤のリサ
イクル流量調節は、個別の電池電圧を代表する値として
全ての電池電圧の平均値を用いて行っている。
Further, in such a fuel cell power generation plant, the fuel / oxidizer is supplied to a plurality of fuel cells so that the supply amount of the fuel / oxidizer to each fuel cell can be adjusted according to the output of the entire plant. The flow rate adjusting means for doing so is common to all fuel cell main bodies. Further, the recycle flow rate adjustment of the oxidant for suppressing the operating voltage of the fuel cell is performed by using the average value of all the cell voltages as a value representing the individual cell voltage.

【0004】図4は、従来の燃料電池発電プラントの一
例を示す構成図である。この図4に示すように、n個の
燃料電池本体1が電気的に直列接続されて、1つのスト
リング(直列接続電池群)2を構成している。このよう
に構成されたm列のストリング2が、電気的に並列接続
され、直交変換装置などからなる電気システム3と電気
的に並列接続されており、この電気システム3から負荷
電流を取り出すようになっている。そして、電気システ
ム3には、この電気システム3からの負荷電流を計測す
る全電流検出器4が電気的に直列接続されている。ま
た、各燃料電池本体1には、燃料電池本体1の電圧を検
出する電圧検出器5が個別に接続されている。
FIG. 4 is a block diagram showing an example of a conventional fuel cell power plant. As shown in FIG. 4, n fuel cell main bodies 1 are electrically connected in series to form one string (series-connected cell group) 2. The m columns of strings 2 configured in this manner are electrically connected in parallel, and are electrically connected in parallel with an electrical system 3 including an orthogonal transformation device, and a load current is extracted from the electrical system 3. Has become. The electric system 3 is electrically connected in series with a total current detector 4 that measures a load current from the electric system 3. Further, a voltage detector 5 that detects the voltage of the fuel cell body 1 is individually connected to each fuel cell body 1.

【0005】また、図中11と12は、水素などの燃料
と、空気などの酸化剤をそれぞれ処理し、各燃料電池本
体1のアノード(燃料極)とカソード(酸化剤極)に供
給するための燃料処理システムと酸化剤処理システムで
ある。これらの燃料処理システム11と酸化剤処理シス
テム12には、燃料供給共通配管13と酸化剤供給共通
配管14がそれぞれ接続されている。そして、この燃料
供給共通配管13と酸化剤供給共通配管14には、これ
らのシステムからの燃料・酸化剤の供給流量を調節する
手段として、燃料流量制御弁15と燃料流量計16、お
よび酸化剤流量制御弁17と酸化剤流量計18がそれぞ
れ設けられている。
Reference numerals 11 and 12 in the figure are for treating fuels such as hydrogen and oxidants such as air, and supplying them to the anode (fuel electrode) and cathode (oxidant electrode) of each fuel cell body 1. Fuel treatment system and oxidant treatment system. A fuel supply common pipe 13 and an oxidant supply common pipe 14 are connected to the fuel processing system 11 and the oxidant processing system 12, respectively. Then, in the fuel supply common pipe 13 and the oxidant supply common pipe 14, as a means for adjusting the supply flow rates of the fuel and the oxidant from these systems, a fuel flow control valve 15, a fuel flow meter 16, and an oxidizer. A flow control valve 17 and an oxidant flow meter 18 are provided respectively.

【0006】一方、各ストリング2の一端には、燃料供
給ヘッダ19および酸化剤供給ヘッダ20が個別に設け
られており、燃料供給共通配管13と酸化剤供給共通配
管14にそれぞれ接続されている。また、各ストリング
2の他端には、燃料排出ヘッダ21および酸化剤排出ヘ
ッダ22が個別に設けられており、各燃料排出ヘッダ2
1は燃料排出共通配管23に接続され、各酸化剤排出ヘ
ッダ22は酸化剤排出共通配管24に接続されている。
さらに、酸化剤排出共通配管24の一端には、排出酸化
剤の一部をリサイクルするリサイクル配管25が接続さ
れており、このリサイクル配管25の他端は、酸化剤供
給共通配管14に接続されている。このリサイクル配管
25には、内部の排出酸化剤を酸化剤供給共通配管14
にリサイクルするリサイクルブロワ26が設けられると
ともに、酸化剤の供給流量を調節する手段として、リサ
イクル流量制御弁27およびリサイクル流量検出器28
が設けられている。
On the other hand, a fuel supply header 19 and an oxidant supply header 20 are individually provided at one end of each string 2, and are connected to the fuel supply common pipe 13 and the oxidant supply common pipe 14, respectively. Further, a fuel discharge header 21 and an oxidant discharge header 22 are individually provided at the other end of each string 2, and each fuel discharge header 2
1 is connected to the fuel discharge common pipe 23, and each oxidant discharge header 22 is connected to the oxidant discharge common pipe 24.
Further, a recycle pipe 25 for recycling a part of the discharged oxidant is connected to one end of the oxidant discharge common pipe 24, and the other end of the recycle pipe 25 is connected to the oxidant supply common pipe 14. There is. The recycle pipe 25 is provided with the oxidant supply common pipe 14 for discharging the oxidant discharged inside.
A recycle blower 26 for recycle is provided, and a recycle flow control valve 27 and a recycle flow detector 28 are provided as means for adjusting the supply flow rate of the oxidant.
Is provided.

【0007】以上のような構成を有する図4の燃料電池
発電プラントにおいて、運転時には各ストリング2の各
燃料電池本体1に燃料と酸化剤が供給されるが、この供
給される燃料と酸化剤の供給流量は、次のようにして制
御される。まず、運転時には、燃料処理システム11と
酸化剤処理システム12から燃料供給共通配管13と酸
化剤供給共通配管14に燃料と酸化剤がそれぞれ供給さ
れる。そして、この燃料と酸化剤の供給流量は、燃料流
量制御弁15と燃料流量計16、および酸化剤流量制御
弁17と酸化剤流量計18によってそれぞれ調節され
る。この場合、燃料と酸化剤の供給流量調節は、全電流
検出器4の信号に基づいて行われる。すなわち、全電流
検出器4は、m列のストリング2によって電気システム
3から取り出された負荷電流を計測するが、このように
計測された負荷電流から、燃料電池全体の必要燃料・酸
化剤流量を算出することができる。そして、このように
算出された必要流量を満足するようにして、燃料と酸化
剤の供給流量の流量追従制御が行われる。
In the fuel cell power plant of FIG. 4 having the above-mentioned structure, the fuel and the oxidant are supplied to each fuel cell main body 1 of each string 2 during operation. The supply flow rate is controlled as follows. First, during operation, fuel and oxidant are supplied from the fuel processing system 11 and the oxidant processing system 12 to the fuel supply common pipe 13 and the oxidant supply common pipe 14, respectively. The supply flow rates of the fuel and the oxidant are adjusted by the fuel flow control valve 15 and the fuel flow meter 16, and the oxidant flow control valve 17 and the oxidant flow meter 18, respectively. In this case, the supply flow rates of the fuel and the oxidant are adjusted based on the signal of the total current detector 4. That is, the total current detector 4 measures the load current extracted from the electric system 3 by the string 2 in the m-th column, and from the load current thus measured, the required fuel / oxidant flow rate of the entire fuel cell is measured. It can be calculated. Then, flow rate follow-up control of the supply flow rates of the fuel and the oxidant is performed so as to satisfy the required flow rate calculated in this way.

【0008】このように、燃料流量制御弁15と燃料流
量計16によって調節された燃料と、酸化剤流量制御弁
17と酸化剤流量計18によって調節された酸化剤は、
燃料供給共通配管13と酸化剤供給共通配管14を介し
て各ストリング2の燃料供給ヘッダ19と酸化剤供給ヘ
ッダ20に等しく分配される。さらに、各ストリング2
に供給された燃料と酸化剤は、各ストリング2内で各燃
料電池本体1へ等配分される。そして、以上のような一
連の動作により、各燃料電池本体1に対して必要な量の
燃料・酸化剤がそれぞれ供給され、燃料・酸化剤利用率
とも適切な範囲に維持される。
As described above, the fuel adjusted by the fuel flow control valve 15 and the fuel flow meter 16 and the oxidant adjusted by the oxidant flow control valve 17 and the oxidant flow meter 18 are
It is equally distributed to the fuel supply header 19 and the oxidant supply header 20 of each string 2 through the fuel supply common pipe 13 and the oxidant supply common pipe 14. Furthermore, each string 2
The fuel and the oxidant supplied to the fuel cell body 1 are evenly distributed to each fuel cell body 1 in each string 2. By the series of operations described above, the required amount of fuel / oxidant is supplied to each fuel cell body 1, and the fuel / oxidant utilization rate is maintained within an appropriate range.

【0009】また、各燃料電池本体1において発電に寄
与した後の燃料と酸化剤は、各ストリング2の燃料排出
ヘッダ21と酸化剤排出ヘッダ22を介してそれぞれ集
められ、燃料排出共通配管23と酸化剤排出共通配管2
4によって排出される。このうち、酸化剤排出共通配管
24に排出された酸化剤の一部は、リサイクル配管25
を介してリサイクルブロワ26により酸化剤供給共通配
管14に戻される。このような酸化剤のリサイクルは、
供給酸化剤の酸素濃度を調節し、電池電圧を制限値以内
に抑制するために行われるが、このようなリサイクル流
量は、次のようにして制御される。
Further, the fuel and the oxidant, which have contributed to the power generation in each fuel cell body 1, are collected through the fuel discharge header 21 and the oxidant discharge header 22 of each string 2 and the fuel discharge common pipe 23, respectively. Common piping for discharging oxidant 2
Discharged by 4. Of these, part of the oxidant discharged to the common oxidant discharge pipe 24 is recycled pipe 25.
Via the recycle blower 26 to the oxidant supply common pipe 14. Such recycling of oxidants
This is performed in order to adjust the oxygen concentration of the supplied oxidant and suppress the battery voltage within the limit value. Such a recycle flow rate is controlled as follows.

【0010】すなわち、各燃料電池本体1には電圧を計
測する電圧検出器5が接続されていて、全ての電圧検出
器5の信号の平均値を燃料電池全体の検出電圧値と見な
すことができる。そのため、電池電圧制限値とこの検出
電圧値の比較によりリサイクルブロワ26の起動・停止
を行うとともに、リサイクル流量制御弁27とリサイク
ル流量検出器28を用いて適切な流量制御を行ってい
る。
That is, a voltage detector 5 for measuring the voltage is connected to each fuel cell body 1, and the average value of the signals of all the voltage detectors 5 can be regarded as the detected voltage value of the entire fuel cell. . Therefore, the recycle blower 26 is started / stopped by comparing the battery voltage limit value and the detected voltage value, and the recycle flow rate control valve 27 and the recycle flow rate detector 28 are used to perform appropriate flow rate control.

【0011】以上説明したように、図4の燃料電池発電
プラントによれば、最低限の操作により各電池本体燃料
・酸化剤利用率、および電池電圧を適正な範囲に維持す
ることが可能である。
As described above, according to the fuel cell power plant of FIG. 4, it is possible to maintain the fuel / oxidant utilization rate of each cell main body and the cell voltage within an appropriate range with a minimum amount of operation. .

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】ところで、以上のよう
な従来の燃料電池発電プラントにおいては、各燃料電池
本体1の特性に大きな差異がなく、個別ストリング電
流、個別電池電圧が等しい限りにおいては、前述したよ
うに、最低限の操作により各電池本体燃料・酸化剤利用
率、および電池電圧を適正な範囲に維持することが可能
である。
By the way, in the conventional fuel cell power generation plant as described above, there is no great difference in the characteristics of each fuel cell main body 1, and as long as the individual string current and the individual cell voltage are equal, As described above, it is possible to maintain the fuel / oxidant utilization rate of each cell body and the cell voltage within an appropriate range by the minimum operation.

【0013】しかしながら、実際には、燃料電池本体1
の特性変化・減衰は一様ではない。すなわち、長期間の
運転の後に無視できない特性アンバランスが生じたり、
また、一部の燃料電池本体1をリプレースすることによ
り極端な特性アンバランスが生じることがある。そし
て、図4の燃料電池発電プラントにおいて、このように
燃料電池本体1の間に特性アンバランスが生じた場合に
は、個別ストリング電流間のアンバランス、および個別
電池電圧間のアンバランスが生じてしまう。このような
アンバランス状態において、各燃料電池本体1に均一の
燃料・酸化剤を供給すると、ストリング電流の大きいス
トリング2に含まれる燃料電池本体1では燃料・酸化剤
の欠乏現象が起こり、電池の損傷を生じてしまう可能性
がある。また、他に比べて著しく特性の高い燃料電池本
体1が存在する場合には、この燃料電池本体1が過電圧
状態にさらされ、損傷を生じてしまう可能性がある。
However, in practice, the fuel cell body 1
The characteristic changes and attenuation of are not uniform. That is, a characteristic imbalance that cannot be ignored after long-term operation,
Also, replacing some of the fuel cell main bodies 1 may cause an extreme imbalance in characteristics. Then, in the fuel cell power generation plant of FIG. 4, when the characteristic imbalance occurs between the fuel cell main bodies 1 as described above, the imbalance between the individual string currents and the imbalance between the individual cell voltages occur. I will end up. When a uniform fuel / oxidant is supplied to each fuel cell main body 1 in such an unbalanced state, a fuel / oxidant deficiency phenomenon occurs in the fuel cell main body 1 included in the string 2 having a large string current. It can cause damage. Further, when there is a fuel cell body 1 having significantly higher characteristics than the others, the fuel cell body 1 may be exposed to an overvoltage state and may be damaged.

【0014】本発明は、以上のような従来技術の問題点
を解決するために提案されたものであり、その目的は、
燃料電池本体間にどのような特性アンバランスが生じた
場合でも、全ての燃料電池本体の燃料・酸化剤利用率、
電池電圧を適正な範囲に維持可能な信頼性の高い燃料電
池発電プラントを提供することである。
The present invention has been proposed in order to solve the above problems of the prior art, and its purpose is to:
Even if any characteristic imbalance occurs between the fuel cell bodies, the fuel / oxidant utilization rate of all fuel cell bodies,
It is an object of the present invention to provide a highly reliable fuel cell power generation plant capable of maintaining a cell voltage within an appropriate range.

【0015】より具体的には、請求項1記載の発明の目
的は、各ストリング(直列接続電池群)の電流値にアン
バランスが生じた場合でも、各ストリング(直列接続電
池群)間の燃料利用率を均一に維持することにより、全
ての燃料電池本体の燃料利用率を適正な範囲に維持する
ことである。請求項2記載の発明の目的は、各ストリン
グ(直列接続電池群)の電流値にアンバランスが生じた
場合でも、各ストリング(直列接続電池群)間の酸化剤
利用率を均一に維持することにより、全ての燃料電池本
体の酸化剤利用率を適正な範囲に維持することである。
請求項3記載の発明の目的は、他に比べて著しく特性の
高い燃料電池本体が存在する場合に、この燃料電池本体
が過電圧状態となることを防止することにより、全ての
燃料電池本体の電池電圧を適正な範囲に維持することで
ある。
More specifically, the object of the invention as set forth in claim 1 is to provide a fuel between the strings (series-connected battery group) even if the current values of the strings (series-connected battery group) are unbalanced. By maintaining the utilization factor uniform, the fuel utilization factors of all the fuel cell main bodies are maintained within an appropriate range. An object of the invention according to claim 2 is to maintain a uniform oxidant utilization rate between the strings (series-connected battery groups) even when the current values of the strings (series-connected battery groups) are unbalanced. Therefore, the oxidizer utilization rate of all fuel cell main bodies is maintained within an appropriate range.
It is an object of the invention according to claim 3 to prevent the fuel cell main body from being in an overvoltage state when a fuel cell main body having significantly higher characteristics than other fuel cell main bodies is present, so that the cells of all the fuel cell main bodies can be prevented. To maintain the voltage in the proper range.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明による燃料電池発
電プラントは、燃料極と酸化剤極からなる燃料電池本体
が電気的に直列にn個(n≧1)接続されて直列接続電
池群が形成され、この直列接続電池群が電気的に並列に
m列(m≧2)接続されてなる燃料電池本体群と、燃料
電池本体群の燃料極に燃料を供給する燃料供給手段と、
燃料電池本体群の酸化剤極に酸化剤を供給する酸化剤供
給手段を有する燃料電池発電プラントにおいて、燃料ま
たは酸化剤の供給量の調節方式に一定の特徴を有するも
のである。
In the fuel cell power plant according to the present invention, a fuel cell body composed of a fuel electrode and an oxidizer electrode is electrically connected in series by n (n ≧ 1) to form a series-connected cell group. A fuel cell body group formed by electrically connecting the series-connected cell groups in parallel in m rows (m ≧ 2); and fuel supply means for supplying fuel to the fuel electrode of the fuel cell body group.
In a fuel cell power generation plant having an oxidant supply means for supplying an oxidant to an oxidant electrode of a fuel cell body group, a method of adjusting a supply amount of a fuel or an oxidant has a certain feature.

【0017】すなわち、請求項1記載の燃料電池発電プ
ラントは、複数の電流検出手段と複数の燃料供給調節手
段とを備えたことを特徴としている。このうち、電流検
出手段は、各直列接続電池群に流れる電流を個別に検出
する手段である。そして、燃料供給調節手段は、各電流
検出手段によって得られた個別の電流検出値に基づき、
各直列接続電池群に供給する燃料流量の割合を個別に調
節する手段である。
That is, the fuel cell power generation plant according to claim 1 is characterized by comprising a plurality of current detecting means and a plurality of fuel supply adjusting means. Of these, the current detection means is means for individually detecting the current flowing in each series-connected battery group. Then, the fuel supply adjustment means, based on the individual current detection value obtained by each current detection means,
This is means for individually adjusting the ratio of the fuel flow rate supplied to each series-connected cell group.

【0018】また、請求項2記載の燃料電池発電プラン
トは、複数の電流検出手段と複数の酸化剤供給調節手段
とを備えたことを特徴としている。このうち、電流検出
手段は、各直列接続電池群に流れる個別の電流を検出す
る手段である。そして、酸化剤供給調節手段は、各電流
検出手段によって得られた個別の電流検出値に基づき、
各直列接続電池群に供給する酸化剤流量の割合を個別に
調節する手段である。
A fuel cell power plant according to a second aspect of the invention is characterized by comprising a plurality of current detecting means and a plurality of oxidant supply adjusting means. Of these, the current detection means is means for detecting an individual current flowing through each series-connected battery group. Then, the oxidant supply adjusting means, based on the individual current detection value obtained by each current detection means,
It is a means for individually adjusting the ratio of the flow rate of the oxidant supplied to each series-connected battery group.

【0019】さらに、請求項3記載の燃料電池発電プラ
ントは、複数の電圧検出手段と、酸化剤リサイクル手段
と、リサイクル流量調節手段とを備えたことを特徴とし
ている。このうち、電圧検出手段は、各燃料電池本体の
個別の電圧を検出する手段である。そして、酸化剤リサ
イクル手段は、燃料電池本体にて発電に寄与した後に排
出される酸化剤の一部を燃料電池本体群の酸化剤極の上
流側へリサイクルする手段である。また、リサイクル流
量調節手段は、各電圧検出手段によって得られた個別の
電圧検出値に基づき、燃料電池本体群の酸化剤極の上流
側へリサイクルする酸化剤のリサイクル流量を調節する
手段である。
Further, the fuel cell power plant according to claim 3 is characterized in that it is provided with a plurality of voltage detecting means, an oxidant recycling means, and a recycling flow rate adjusting means. Among these, the voltage detecting means is means for detecting an individual voltage of each fuel cell main body. The oxidant recycling means is means for recycling a part of the oxidant discharged after contributing to power generation in the fuel cell main body, to the upstream side of the oxidant electrode of the fuel cell main body group. The recycling flow rate adjusting means is a means for adjusting the recycling flow rate of the oxidant to be recycled to the upstream side of the oxidant electrode of the fuel cell body group based on the individual voltage detection values obtained by the voltage detecting means.

【0020】[0020]

【作用】以上のような構成を有する本発明の燃料電池発
電プラントの作用は次の通りである。
The operation of the fuel cell power plant of the present invention having the above-mentioned structure is as follows.

【0021】まず、請求項1の発明において、燃料電池
本体の特性にアンバランスが生じ、その結果、電流検出
手段によって検出されるストリング(直列接続電池群)
電流検出値にアンバランスが生じた場合には、燃料供給
調節手段は、これらのストリング電流検出値に基づき、
以下の方法により供給する燃料流量を決定する。
First, in the invention of claim 1, an imbalance occurs in the characteristics of the fuel cell body, and as a result, a string (series-connected cell group) detected by the current detecting means.
When an imbalance occurs in the current detection value, the fuel supply adjusting means, based on these string current detection values,
The fuel flow rate to be supplied is determined by the following method.

【0022】ここで、一般的に、ストリング電流をI、
そのストリングに属する燃料電池本体へ供給する燃料流
量をFとすると、そのストリングにおける燃料利用率U
F は、次の式(1)で表される。
Here, in general, the string current is I,
When the flow rate of the fuel supplied to the fuel cell body belonging to the string is F, the fuel utilization rate U in the string
F is represented by the following formula (1).

【数1】 この式(1)から、ストリング電流Iが増大すると、燃
料利用率UF も増大することがわかる。そして、この燃
料利用率UF が過度に増大した場合には、燃料欠乏を引
き起こし、燃料電池本体を損傷してしまうことになる。
[Equation 1] From this equation (1), it can be seen that as the string current I increases, the fuel utilization rate U F also increases. If the fuel utilization rate U F increases excessively, fuel shortage will occur and the fuel cell body will be damaged.

【0023】そこで、このような燃料利用率UF の過度
の増大を防止するために、各ストリング電流I間の比率
に合わせて供給する燃料流量Fを決定する。すなわち、
m個の各ストリングS1 ,S2 ,…,Sm に流れるスト
リング電流をI1 ,I2 ,…,Im とした場合に、各ス
トリングS1 ,S2 ,…,Sm に供給する燃料流量
1 ,F2 ,…,Fm を、次の式(2)によって決定す
る。
Therefore, in order to prevent such an excessive increase in the fuel utilization factor U F , the fuel flow rate F to be supplied is determined in accordance with the ratio between the string currents I. That is,
m each string S 1 of the individual, S 2, ..., and supplies the string current flowing through S m I 1, I 2, ..., when the I m, the string S 1, S 2, ..., to S m The fuel flow rates F 1 , F 2 , ..., F m are determined by the following equation (2).

【数2】F1 :F2 …:Fm = I1 :I2 …:Im
… 式(2) そして、燃料供給調節手段は、各ストリングS1
2 ,…,Sm に供給する燃料流量が、それぞれ以上の
ようにして決定される各燃料流量F1 ,F2 ,…,Fm
となるように調節する。このような供給燃料流量の調節
により、各ストリングS1 ,S2 ,…,Sm 内において
各電池電流間にアンバランスがあっても、各ストリング
1 ,S2 ,…,Sm 間の燃料利用率は均一となる。
## EQU2 ## F 1 : F 2 ...: F m = I 1 : I 2 ...: I m
Formula (2) Then, the fuel supply adjusting means is configured so that each string S 1 ,
S 2, ..., each fuel flow rate fuel flow rate supplied to S m is determined as described above respectively F 1, F 2, ..., F m
Adjust so that By adjusting such a supply fuel flow, each string S 1, S 2, ..., even if there is unbalance between the battery current within the S m, each string S 1, S 2, ..., between S m The fuel utilization rate becomes uniform.

【0024】次に、請求項2の発明において、燃料電池
本体の特性にアンバランスが生じ、その結果、電流検出
手段によって検出されるストリング電流値にアンバラン
スが生じた場合には、酸化剤供給調節手段は、これらの
ストリング電流検出値に基づき、以下の方法により供給
する酸化剤流量を決定する。
Next, in the invention of claim 2, when an imbalance occurs in the characteristics of the fuel cell main body, resulting in an imbalance in the string current value detected by the current detecting means, the oxidant supply is performed. The adjusting means determines the supplied oxidant flow rate by the following method based on these string current detection values.

【0025】ここで、一般的に、ストリング電流をI、
そのストリングに属する燃料電池本体へ供給する酸化剤
流量をGとすると、そのストリングにおける酸化剤利用
率UA は、次の式(3)で表される。
Here, in general, the string current is I,
When the flow rate of the oxidant supplied to the fuel cell main body belonging to the string is G, the oxidant utilization rate U A in the string is expressed by the following equation (3).

【数3】 この式(3)から、ストリング電流Iが増大すると、酸
化剤利用率UA も増大することがわかる。そして、この
酸化剤利用率UA が過度に増大した場合には、酸化剤欠
乏を引き起こし、燃料電池本体を損傷してしまうことに
なる。
(Equation 3) From this equation (3), it can be seen that as the string current I increases, the oxidant utilization rate U A also increases. If the oxidant utilization rate U A is excessively increased, the oxidant deficiency is caused and the fuel cell main body is damaged.

【0026】そこで、このような酸化剤利用率UA の過
度の増大を防止するために、各ストリング電流I間の比
率に合わせて供給する酸化剤流量Gを決定する。すなわ
ち、m個の各ストリングS1 ,S2 ,…,Sm に流れる
電流をI1 ,I2 ,…,Imとした場合に、各ストリン
グS1 ,S2 ,…,Sm に供給する燃料流量G1
2 ,…,Gm を、次の式(4)によって決定する。
Therefore, in order to prevent such an excessive increase in the oxidant utilization rate U A , the oxidant flow rate G to be supplied is determined in accordance with the ratio between the string currents I. In other words, each string S 1, S 2 of m, ..., I 1, I 2 the current flowing through the S m, ..., when the I m, the string S 1, S 2, ..., supplied to S m Fuel flow rate G 1 ,
G 2 , ..., G m are determined by the following equation (4).

【数4】G1 :G2 …:Gm = I1 :I2 …:Im … 式(4) そして、酸化剤供給調節手段は、各ストリングS1 ,S
2 ,…,Sm に供給する酸化剤流量が、それぞれ以上の
ようにして決定される各酸化剤流量G1 ,G2,…,G
m となるように調節する。このような供給酸化剤流量の
調節により、各ストリングS1 ,S2 ,…,Sm 内にお
いて各電池電流間にアンバランスがあっても、各ストリ
ングS1 ,S2 ,…,Sm 間の酸化剤利用率は均一とな
る。
## EQU4 ## G 1 : G 2 ...: G m = I 1 : I 2 ...: I m Equation (4) Then, the oxidant supply adjusting means is provided for each string S 1 , S.
2, ..., oxidizer flow rate supplied to S m is the oxidizing agent flow rate G 1, G 2, which is determined as described above respectively, ..., G
Adjust to m . By adjusting such a supply oxidizing agent flow, each string S 1, S 2, ..., even if there is unbalance between the battery current within the S m, each string S 1, S 2, ..., between S m The utilization rate of the oxidant becomes uniform.

【0027】続いて、請求項3の発明において、燃料電
池本体のリプレースなどにより他に比べて著しく高い電
圧の(他に比べて著しく特性の高い)燃料電池本体が存
在する場合には、電圧検出手段による個別の電圧検出値
に基づき、リサイクル流量調節手段によって、全ての燃
料電池本体の中で最も電圧値の高い燃料電池本体の電圧
が制限値以内となるように、酸化剤のリサイクル流量を
増加させる。このような酸化剤のリサイクル流量の調節
により、最も特性の高い燃料電池本体が過電圧状態とな
ることを防止できる。
Next, in the invention of claim 3, when there is a fuel cell main body having a remarkably high voltage (remarkably high characteristics compared to the other) due to replacement of the fuel cell main body or the like, voltage detection is performed. Based on the individual voltage detection value by the means, the recycling flow rate adjusting means increases the recycling flow rate of the oxidizer so that the voltage of the fuel cell body with the highest voltage value among all the fuel cell bodies is within the limit value. Let By adjusting the recycling flow rate of the oxidant as described above, it is possible to prevent the fuel cell main body having the highest characteristics from becoming overvoltage.

【0028】[0028]

【実施例】以下には、本発明の実施例を、図面を参照し
て説明する。まず、図1は、本発明による燃料電池発電
プラントの一実施例を示す構成図である。この図1にお
いて、図4に示す従来例との共通部分については同一符
号を付し、その部分の説明は省略する。本実施例におい
て、図4の従来例と異なる点は、各ストリング2にスト
リング2に流れるストリング電流を検出するストリング
電流検出器31が個別に接続されている点、各ストリン
グ2の燃料供給ヘッダ19と酸化剤供給ヘッダ20に燃
料供給ダンパ32と酸化剤供給ダンパ33とがそれぞれ
設けられている。この場合、ストリング電流検出器31
は、請求項1または請求項2に記載の電流検出手段に相
当する。また、燃料供給ダンパ32は、各ストリング電
流検出器31によって得られた個別のストリング電流検
出値に基づいてその開度を調節することにより、各スト
リング2に供給する燃料流量の割合を個別に調節する手
段であり、請求項1に記載の燃料供給調節手段に相当す
る。そしてまた、酸化剤供給ダンパ33は、各ストリン
グ電流検出器31によって得られた個別のストリング電
流検出値に基づいてその開度を調節することにより、各
ストリング2に供給する酸化剤流量の割合を個別に調節
する手段であり、請求項2に記載の酸化剤供給調節手段
に相当する。この場合、これらの燃料供給ダンパ32と
酸化剤供給ダンパ33は、図2に示すような制御装置3
4によって制御されるように構成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a fuel cell power generation plant according to the present invention. In FIG. 1, parts common to those of the conventional example shown in FIG. 4 are designated by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. The present embodiment is different from the conventional example of FIG. 4 in that each string 2 is individually connected with a string current detector 31 for detecting a string current flowing in the string 2, and the fuel supply header 19 of each string 2 is connected. A fuel supply damper 32 and an oxidant supply damper 33 are provided on the oxidant supply header 20. In this case, the string current detector 31
Corresponds to the current detection means according to claim 1 or 2. Further, the fuel supply damper 32 adjusts the opening degree thereof based on the individual string current detection value obtained by each string current detector 31, thereby individually adjusting the ratio of the fuel flow rate supplied to each string 2. Means, which corresponds to the fuel supply adjusting means according to claim 1. Further, the oxidant supply damper 33 adjusts the opening degree based on the individual string current detection value obtained by each string current detector 31 to adjust the ratio of the oxidant flow rate supplied to each string 2. It is a means for individually adjusting and corresponds to the oxidant supply adjusting means according to claim 2. In this case, the fuel supply damper 32 and the oxidant supply damper 33 are the same as those shown in FIG.
4 is controlled.

【0029】すなわち、図2に示すように、制御装置3
4は、まず、流量分配演算器35と開度演算器36を備
えている。このうち、流量分配演算器35は、各ストリ
ング電流検出器31に接続されており、各ストリング電
流検出器31から得られる個別のストリング電流検出値
から各ストリング2に供給する燃料の流量分配を演算す
るように構成されている。具体的には、各ストリングS
1 ,S2 ,…,Sm に流れるストリング電流をI1 ,I
2 ,…,Im とした場合に、各ストリングS1,S2
…,Sm に供給する燃料流量F1 ,F2 ,…,Fm を、
次の式(5)によって求めるように構成されている。
That is, as shown in FIG.
4 includes a flow rate distribution calculator 35 and an opening degree calculator 36. Of these, the flow rate distribution calculator 35 is connected to each string current detector 31, and calculates the flow rate distribution of the fuel supplied to each string 2 from the individual string current detection values obtained from each string current detector 31. Is configured to. Specifically, each string S
The string currents flowing in 1 , S 2 , ..., S m are I 1 , I
2 , ..., I m , each string S 1 , S 2 ,
,, Sm , the fuel flow rate F 1 , F 2 , ..., F m
It is configured to be obtained by the following equation (5).

【数5】F1 :F2 …:Fm = I1 :I2 …:Im … 式(5) そして、開度演算器36は、流量分配演算器35に接続
されており、流量分配演算器35によって求められた各
ストリング(S1 ,S2 ,…,Sm )2の流量から各ス
トリング(S1 ,S2 ,…,Sm )2の各燃料供給ダン
パ32の開度を演算し、得られた開度によって各燃料供
給ダンパ32に制御指令を送るように構成されている。
[Formula 5] F 1 : F 2 ...: F m = I 1 : I 2 ...: I m (Equation 5) Then, the opening degree calculator 36 is connected to the flow rate distribution calculator 35, and the flow rate distribution calculator 35 is connected. each string obtained by the arithmetic unit 35 (S 1, S 2, ..., S m) 2 of each string from the flow (S 1, S 2, ... , S m) the opening of 2 of each fuel supply damper 32 A control command is sent to each fuel supply damper 32 according to the calculated opening.

【0030】以上では、制御装置34の燃料制御側につ
いて説明したが、酸化剤制御側についても全く同様に構
成されている。すなわち、制御装置34は、図示してい
ないが、酸化剤制御側についても、燃料制御側の流量分
配演算器35および開度演算器36と同様の流量分配演
算器および開度演算器を備えている。
Although the fuel control side of the control device 34 has been described above, the oxidant control side has the same structure. That is, although not shown, the control device 34 also includes a flow rate distribution calculator and an opening degree calculator similar to the flow rate distribution calculator 35 and the opening degree calculator 36 on the fuel control side on the oxidant control side. There is.

【0031】また、制御装置34は、酸化剤リサイクル
用として、最大値演算器37と演算器38を備えてい
る。このうち、最大値演算器37は、各電圧検出器5に
接続されており、各電圧検出器5から得られる個別の電
圧検出値からその最大値を求めるように構成されてい
る。そして、演算器38は、最大値演算器37で求めら
れた最大の電圧検出値に基づき、この最大の電圧検出
値、すなわち、全ての燃料電池本体1の中で最も電圧値
の高い燃料電池本体1の電圧値が所定の制限値以内とな
るように、酸化剤のリサイクル流量を決定するように構
成されている。さらに、この演算器38は、決定したリ
サイクル流量に基づいて、リサイクルブロワ26の起動
・停止とリサイクル流量制御弁27の開度を決定し、こ
の決定に従ってリサイクルブロワ26およびリサイクル
流量制御弁27に制御指令を送るように構成されてい
る。この場合、電圧検出器5は、請求項3に記載の電圧
検出手段に相当する。また、リサイクル配管25とリサ
イクルブロワ26は、請求項3に記載の酸化剤リサイク
ル手段に相当する。そしてまた、リサイクル流量制御弁
27は、各電圧検出器5によって得られた個別の電圧検
出値に基づいて制御装置34によって決定された開度に
従ってその開度を調節し、ストリング2のカソードの上
流側へリサイクルする酸化剤のリサイクル流量を調節す
る手段であり、請求項3に記載のリサイクル流量調節手
段に相当する。
Further, the control device 34 is provided with a maximum value calculator 37 and a calculator 38 for recycling the oxidant. Of these, the maximum value calculator 37 is connected to each voltage detector 5, and is configured to obtain the maximum value from the individual voltage detection values obtained from each voltage detector 5. Then, the calculator 38, based on the maximum voltage detection value obtained by the maximum value calculator 37, has the maximum voltage detection value, that is, the fuel cell main body having the highest voltage value among all the fuel cell main bodies 1. The recycle flow rate of the oxidant is determined so that the voltage value of 1 is within a predetermined limit value. Further, the calculator 38 determines the start / stop of the recycle blower 26 and the opening degree of the recycle flow control valve 27 based on the determined recycle flow rate, and controls the recycle blower 26 and the recycle flow control valve 27 according to this determination. It is configured to send a command. In this case, the voltage detector 5 corresponds to the voltage detecting means described in claim 3. Further, the recycle pipe 25 and the recycle blower 26 correspond to the oxidizing agent recycle means described in claim 3. Further, the recycle flow control valve 27 adjusts the opening degree according to the opening degree determined by the control device 34 based on the individual voltage detection value obtained by each voltage detector 5, and the upstream side of the cathode of the string 2 is controlled. It is a means for adjusting the recycling flow rate of the oxidizing agent recycled to the side, and corresponds to the recycling flow rate adjusting means according to claim 3.

【0032】次に、本実施例の燃料電池発電プラントの
作用について説明する。まず、建設直後などの、個々の
燃料電池本体1の特性に差異がない時には、同じ負荷電
流に対して全ての燃料電池本体1はほぼ同じ電圧を示す
ので、各ストリング2を流れるストリング電流値もほぼ
同じである。そのため、各ストリング2に供給する燃料
・酸化剤流量は、全てのストリング2に対して等しくす
ればよい。したがって、燃料・酸化剤ともに、燃料供給
共通配管13の酸化剤供給共通配管14に設けられた共
通の燃料流量制御弁15と酸化剤流量制御弁17のみに
よって全てのストリング2に対して一括的に供給流量を
調節すればよい。そして、各ストリング2の各燃料供給
ヘッダ19および各酸化剤供給ヘッダ20に設けられた
各燃料供給ダンパ32および酸化剤供給ダンパ33は、
全て全開もしくは等開度とすればよい。
Next, the operation of the fuel cell power plant according to this embodiment will be described. First, when there is no difference in the characteristics of the individual fuel cell bodies 1 immediately after construction, since all the fuel cell bodies 1 show substantially the same voltage for the same load current, the string current value flowing in each string 2 also It is almost the same. Therefore, the flow rates of the fuel and the oxidant supplied to each string 2 may be the same for all strings 2. Therefore, for both the fuel and the oxidant, only the common fuel flow rate control valve 15 and the oxidant flow rate control valve 17 provided in the oxidant supply common pipe 14 of the fuel supply common pipe 13 are collectively used for all the strings 2. The supply flow rate may be adjusted. Then, the fuel supply damper 32 and the oxidant supply damper 33 provided on the fuel supply header 19 and the oxidant supply header 20 of each string 2 are
All may be fully opened or equally opened.

【0033】しかしながら、ある程度の運転期間の後に
は、必ず燃料電池本体1の特性にバラツキが生じ、同じ
負荷電流に対して燃料電池本体1の示す電圧に差が生じ
ることになる。この場合、各ストリング2は並列接続さ
れているため、各ストリング2の電圧は全て等しくな
り、以上のような燃料電池本体1の特性の差はストリン
グ電流の差として表われてくる。この現象は、電池の電
流・電圧特性から明らかであるが、以下に簡単に説明す
る。
However, after a certain period of operation, the characteristics of the fuel cell body 1 will inevitably vary, and the voltage indicated by the fuel cell body 1 will differ for the same load current. In this case, since the strings 2 are connected in parallel, the voltages of the strings 2 are all equal, and the difference in the characteristics of the fuel cell body 1 as described above appears as a difference in the string current. This phenomenon is apparent from the current / voltage characteristics of the battery, but will be briefly described below.

【0034】まず、図3は、燃料電池の標準的な電流・
電圧特性を示すグラフである。図中線Aは電池特性の初
期状態を示しており、線Bは、この初期状態から電池の
特性が低下した状態を示している。このAとBに示すよ
うに電池の特性にバラツキを生じた場合、前述したよう
に、各ストリング2は同じ電圧になるため、状態Bに特
性が低下した電池の運転点は、初期状態AのC点から状
態BのD点に移り、電流が低下することになる。したが
って、特性の差が増大すると、ストリング電流の差が増
大する。
First, FIG. 3 shows a typical current of a fuel cell.
It is a graph which shows a voltage characteristic. Line A in the figure shows the initial state of the battery characteristics, and line B shows the state in which the battery characteristics have dropped from this initial state. When variations occur in the battery characteristics as shown in A and B, since the strings 2 have the same voltage as described above, the operating point of the battery whose characteristics have deteriorated to the state B is that of the initial state A. The current will drop from point C to point D in state B. Therefore, as the difference in characteristics increases, the difference in string current also increases.

【0035】これに対して、本実施例においては、各ス
トリング2のストリング電流の差が増大すると、これら
のストリング電流の差は、まず、各ストリング電流検出
器31からの個別のストリング電流検出値の差として得
られることになる。次に、制御装置34の流量分配演算
器35によって、このような差を有するストリング電流
検出値から、各ストリング2に供給する燃料の流量分配
が求められる。そして、このようにして求められた燃料
の流量分配から、開度演算器36によって、各ストリン
グ2の各燃料供給ダンパ32の開度が求められ、各燃料
供給ダンパ32の開度が自動的に制御される。この結
果、各燃料供給ダンパ32によって、各ストリング2に
供給される燃料流量が調節され、各ストリング2間の燃
料利用率が均一に維持される。同様にして、制御装置3
4の酸化剤制御側の流量分配演算器と開度演算器によ
り、各ストリング2の各酸化剤供給ダンパ33の開度が
求められ、各酸化剤供給ダンパ33の開度が自動的に制
御される。この結果、各酸化剤供給ダンパ33によっ
て、各ストリング2に供給される酸化剤流量が調節さ
れ、各ストリング2間の酸化剤利用率が均一に維持され
る。
On the other hand, in this embodiment, when the difference between the string currents of the respective strings 2 increases, the difference between these string currents is first detected by the individual string current detection values from the respective string current detectors 31. It will be obtained as the difference of. Next, the flow rate distribution calculator 35 of the control device 34 determines the flow rate distribution of the fuel supplied to each string 2 from the string current detection values having such a difference. Then, the opening degree of each fuel supply damper 32 of each string 2 is obtained by the opening degree calculator 36 from the fuel flow rate distribution thus obtained, and the opening degree of each fuel supply damper 32 is automatically calculated. Controlled. As a result, each fuel supply damper 32 adjusts the flow rate of fuel supplied to each string 2, and maintains the fuel utilization rate between each string 2 uniformly. Similarly, the control device 3
The opening degree of each oxidant supply damper 33 of each string 2 is obtained by the flow rate distribution calculator and the opening degree calculator on the oxidant control side of No. 4, and the opening degree of each oxidizer supply damper 33 is automatically controlled. It As a result, the flow rate of the oxidant supplied to each string 2 is adjusted by each oxidant supply damper 33, and the oxidant utilization ratio between the strings 2 is maintained uniform.

【0036】一方、ある長時間運転の後に、複数の燃料
電池本体1の一部をリプレースすることがあるが、この
際に、このリプレースした燃料電池本体1が、極端に高
い電圧を示してしまう場合がある。この場合に、従来例
のように、全ての電池電圧の平均値で酸化剤のリサイク
ル流量を決定すると、使用時間の長い既存の燃料電池本
体1の電池電圧は適切な値を示す反面、リプレースした
新しい燃料電池本体1は過電圧状態にさらされてしまう
ことになる。これに対して、本実施例においては、制御
装置34の電池電圧の平均値ではなく、全ての電池電圧
のうちの最大値を用いて酸化剤のリサイクル流量を決定
できるため、どのような状況においても一部の燃料電池
本体が過電圧状態にさらされることはない。
On the other hand, after a long period of operation, some of the plurality of fuel cell bodies 1 may be replaced. At this time, the replaced fuel cell bodies 1 show extremely high voltage. There are cases. In this case, if the recycling flow rate of the oxidizer is determined by the average value of all the battery voltages as in the conventional example, the battery voltage of the existing fuel cell body 1 having a long usage time shows an appropriate value, but it is replaced. The new fuel cell body 1 will be exposed to the overvoltage condition. On the other hand, in this embodiment, the recycle flow rate of the oxidant can be determined by using the maximum value of all the battery voltages instead of the average value of the battery voltage of the control device 34. However, some fuel cell bodies are not exposed to overvoltage conditions.

【0037】すなわち、本実施例において、他に比べて
著しく高い電圧の(他に比べて著しく特性の良い)燃料
電池本体1が存在する場合には、まず、各燃料電池本体
1の各電圧検出器5によって得られた個別の電圧検出値
に基づき、制御装置34の最大値演算器37により最大
の電圧検出値が求められる。次に、演算器38によっ
て、最大値演算器37で求められた最大の電圧検出値が
所定の制限値以内となるように、酸化剤のリサイクル流
量が決定される。続いて、この演算器38によって、決
定したリサイクル流量に基づいて、リサイクルブロワ2
6の起動・停止とリサイクル流量制御弁27の開度が決
定され、この決定に従ってリサイクルブロワ26の起動
・停止およびリサイクル流量制御弁27の開度が自動的
に制御される。この結果、リサイクル流量制御弁27に
よって、リサイクル配管25を介してストリング2のカ
ソードの上流側へリサイクルする酸化剤のリサイクル流
量を調節することができるため、最も高い特性を有する
燃料電池本体1が過電圧状態となることを防止できる。
That is, in the present embodiment, when there is a fuel cell main body 1 having a significantly higher voltage than others (remarkably better characteristics than others), first, each voltage detection of each fuel cell main body 1 is performed. Based on the individual voltage detection value obtained by the device 5, the maximum value calculator 37 of the control device 34 obtains the maximum voltage detection value. Next, the calculator 38 determines the recycle flow rate of the oxidizer so that the maximum voltage detection value obtained by the maximum value calculator 37 is within a predetermined limit value. Subsequently, the recycle blower 2 is operated by the calculator 38 based on the determined recycle flow rate.
The start / stop of No. 6 and the opening of the recycle flow control valve 27 are determined, and the start / stop of the recycle blower 26 and the opening of the recycle flow control valve 27 are automatically controlled according to this determination. As a result, the recycle flow rate control valve 27 can adjust the recycle flow rate of the oxidant to be recycled to the upstream side of the cathode of the string 2 through the recycle pipe 25. It is possible to prevent the situation.

【0038】以上説明したように、本実施例によれば、
各ストリング2の電流値にアンバランスが生じた場合で
も、各ストリング2間の燃料利用率および酸化剤利用率
を均一に維持することができるため、全ての燃料電池本
体1の燃料利用率および酸化剤利用率を適正な範囲に維
持することができる。また、本実施例によれば、燃料電
池本体1のリプレースなどにより他に比べて著しく特性
の高い燃料電池本体1が存在する場合には、この最も高
い特性を有する燃料電池本体1が過電圧状態となること
を防止することにより、全ての燃料電池本体1の電池電
圧を適正な範囲に維持することができる。
As described above, according to this embodiment,
Even if the current values of the strings 2 are unbalanced, the fuel utilization rate and the oxidant utilization rate between the strings 2 can be maintained uniformly, so that the fuel utilization rates and the oxidation rates of all the fuel cell main bodies 1 can be maintained. The agent utilization rate can be maintained within an appropriate range. Further, according to the present embodiment, when there is a fuel cell main body 1 having significantly higher characteristics than others due to replacement of the fuel cell main body 1 or the like, the fuel cell main body 1 having the highest characteristics is in an overvoltage state. By preventing this, it is possible to maintain the cell voltage of all the fuel cell main bodies 1 in an appropriate range.

【0039】なお、本発明は、前記実施例に限定される
ものではなく、各部の具体的な構成は適宜変更可能であ
る。例えば、ストリングを形成する燃料電池本体の数は
適宜選択可能であり、また、ストリングの数も適宜選択
可能である。一方、電流検出手段、電圧検出手段、燃料
供給調節手段、酸化剤供給調節手段、リサイクル流量調
節手段などの具体的な構成や、これらの各手段の制御系
の具体的な構成なども適宜選択可能である。
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, but the concrete constitution of each part can be changed appropriately. For example, the number of fuel cell main bodies forming a string can be appropriately selected, and the number of strings can also be appropriately selected. On the other hand, specific configurations such as current detection means, voltage detection means, fuel supply adjustment means, oxidant supply adjustment means, and recycle flow rate adjustment means, and specific configurations of the control system of each of these means can be selected as appropriate. Is.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
各直列接続電池群に対して電流検出手段と燃料供給調節
手段または酸化剤供給調節手段を個別に設けるか、ある
いは、各電圧検出手段によって得られた個別の電圧検出
値に基づいてリサイクル流量調節手段によって酸化剤の
リサイクル流量を調節することにより、燃料電池本体間
にどのような特性アンバランスが生じた場合でも、全て
の燃料電池本体の燃料・酸化剤利用率、電池電圧を適正
な範囲に維持可能な信頼性の高い燃料電池発電プラント
を提供することができる。
As described above, according to the present invention,
Current detecting means and fuel supply adjusting means or oxidant supply adjusting means are individually provided for each series-connected battery group, or recycle flow rate adjusting means is based on the individual voltage detection values obtained by each voltage detecting means. By adjusting the recycle flow rate of oxidizer, the fuel / oxidant utilization rate and cell voltage of all fuel cell bodies can be maintained within an appropriate range regardless of any characteristic imbalance between the fuel cell bodies. It is possible to provide a highly reliable fuel cell power generation plant.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による燃料電池発電プラントの一実施例
を示す構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a fuel cell power plant according to the present invention.

【図2】図1の燃料電池発電プラントの制御装置を示す
構成図。
FIG. 2 is a configuration diagram showing a control device of the fuel cell power plant of FIG.

【図3】燃料電池の標準的な電流・電圧特性を示すグラ
フ。
FIG. 3 is a graph showing standard current / voltage characteristics of a fuel cell.

【図4】従来の燃料電池発電プラントの一例を示す構成
図。
FIG. 4 is a configuration diagram showing an example of a conventional fuel cell power generation plant.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…燃料電池本体 2…ストリング 3…電気システム 4…全電流検出器 5…電圧検出器 11…燃料処理システム 12…酸化剤処理システム 13…燃料供給共通配管 14…酸化剤供給共通配管 15…燃料流量制御弁 16…燃料流量計 17…酸化剤流量制御弁 18…酸化剤流量計 19…燃料供給ヘッダ 20…酸化剤供給ヘッダ 21…燃料排出ヘッダ 22…酸化剤排出ヘッダ 23…燃料排出共通配管 24…酸化剤排出共通配管 25…リサイクル配管 26…リサイクルブロワ 27…リサイクル流量制御弁 28…リサイクル流量検出器 31…ストリング電流検出器 32…燃料供給ダンパ 33…酸化剤供給ダンパ 34…制御装置 35…流量分配演算器 36…開度演算器 37…最大値演算器 38…演算器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell main body 2 ... String 3 ... Electric system 4 ... Total current detector 5 ... Voltage detector 11 ... Fuel processing system 12 ... Oxidizing agent processing system 13 ... Fuel supply common piping 14 ... Oxidizing agent supply common piping 15 ... Fuel Flow control valve 16 ... Fuel flow meter 17 ... Oxidizer flow control valve 18 ... Oxidizer flow meter 19 ... Fuel supply header 20 ... Oxidizer supply header 21 ... Fuel discharge header 22 ... Oxidizer discharge header 23 ... Fuel discharge common pipe 24 Common oxidizer discharge pipe 25 Recycle pipe 26 Recycle blower 27 Recycle flow control valve 28 Recycle flow detector 31 String current detector 32 Fuel supply damper 33 Oxidant supply damper 34 Control unit 35 Flow rate Distribution calculator 36 ... Opening calculator 37 ... Maximum value calculator 38 ... Calculator

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃料極と酸化剤極からなる燃料電池本体
が電気的に直列にn個(n≧1)接続されて直列接続電
池群が形成され、この直列接続電池群が電気的に並列に
m列(m≧2)接続されてなる燃料電池本体群と、前記
燃料電池本体群の燃料極に燃料を供給する燃料供給手段
と、前記燃料電池本体群の酸化剤極に酸化剤を供給する
酸化剤供給手段を有する燃料電池発電プラントにおい
て、 前記各直列接続電池群に流れる電流を個別に検出する複
数の電流検出手段と、 前記各電流検出手段によって得られた個別の電流検出値
に基づき、前記各直列接続電池群に供給する燃料流量の
割合を個別に調節する複数の燃料供給調節手段とを備え
たことを特徴とする燃料電池発電プラント。
1. A series-connected cell group is formed by electrically connecting n (n ≧ 1) fuel cell bodies each consisting of a fuel electrode and an oxidizer electrode in series, and the series-connected cell group is electrically parallel. A fuel cell body group connected in m columns (m ≧ 2), fuel supply means for supplying fuel to the fuel electrode of the fuel cell body group, and oxidant for the oxidant electrode of the fuel cell body group. In a fuel cell power plant having an oxidant supply means, a plurality of current detection means for individually detecting the current flowing in each of the series-connected cell groups, and based on the individual current detection values obtained by the current detection means And a plurality of fuel supply adjusting means for individually adjusting the ratio of the fuel flow rate supplied to each of the series-connected cell groups.
【請求項2】 燃料極と酸化剤極からなる燃料電池本体
が電気的に直列にn個(n≧1)接続されて直列接続電
池群が形成され、この直列接続電池群が電気的に並列に
m列(m≧2)接続されてなる燃料電池本体群と、前記
燃料電池本体群の燃料極に燃料を供給する燃料供給手段
と、前記燃料電池本体群の酸化剤極に酸化剤を供給する
酸化剤供給手段を有する燃料電池発電プラントにおい
て、 前記各直列接続電池群に流れる個別の電流を検出する複
数の電流検出手段と、 前記各電流検出手段によって得られた個別の電流検出値
に基づき、前記各直列接続電池群に供給する酸化剤流量
の割合を個別に調節する複数の酸化剤供給調節手段とを
備えたことを特徴とする燃料電池発電プラント。
2. A fuel cell main body comprising a fuel electrode and an oxidizer electrode is electrically connected in series by n (n ≧ 1) to form a series connected battery group, and the series connected battery group is electrically parallel. A fuel cell body group connected in m columns (m ≧ 2), fuel supply means for supplying fuel to the fuel electrode of the fuel cell body group, and oxidant for the oxidant electrode of the fuel cell body group. In a fuel cell power plant having an oxidant supply means, a plurality of current detection means for detecting individual currents flowing in each of the series-connected cell groups, and based on the individual current detection values obtained by the current detection means And a plurality of oxidant supply adjusting means for individually adjusting the ratio of the flow rate of the oxidant supplied to each of the series-connected battery groups.
【請求項3】 燃料極と酸化剤極からなる燃料電池本体
が電気的に直列にn個(n≧1)接続されて直列接続電
池群が形成され、この直列接続電池群が電気的に並列に
m列(m≧2)接続されてなる燃料電池本体群と、前記
燃料電池本体群の燃料極に燃料を供給する燃料供給手段
と、前記燃料電池本体群の酸化剤極に酸化剤を供給する
酸化剤供給手段を有する燃料電池発電プラントにおい
て、 前記各燃料電池本体の個別の電圧を検出する複数の電圧
検出手段と、 前記燃料電池本体にて発電に寄与した後に排出される酸
化剤の一部を前記燃料電池本体群の酸化剤極の上流側へ
リサイクルする酸化剤リサイクル手段と、 前記各電圧検出手段によって得られた個別の電圧検出値
に基づき、前記燃料電池本体群の酸化剤極の上流側へリ
サイクルする酸化剤のリサイクル流量を調節するリサイ
クル流量調節手段と、 を備えたことを特徴とする燃料電池発電プラント。
3. A series-connected battery group is formed by electrically connecting n (n ≧ 1) fuel cell bodies each including a fuel electrode and an oxidizer electrode in series, and the series-connected battery group is electrically parallel. A fuel cell body group connected in m columns (m ≧ 2), fuel supply means for supplying fuel to the fuel electrode of the fuel cell body group, and oxidant for the oxidant electrode of the fuel cell body group. In the fuel cell power generation plant having the oxidant supply means for operating, a plurality of voltage detection means for detecting the individual voltage of each of the fuel cell main bodies, and one of the oxidizers discharged after contributing to power generation in the fuel cell main body. A portion of the oxidant electrode of the fuel cell body group, which is recycled to the upstream side of the oxidant electrode of the fuel cell body group, based on the individual voltage detection values obtained by the voltage detection means. Acid recycled to the upstream side A fuel cell power plant, comprising: a recycle flow rate adjusting means for adjusting a recycle flow rate of the agent.
JP6165019A 1994-07-18 1994-07-18 Fuel cell power generation plant Pending JPH0831439A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6165019A JPH0831439A (en) 1994-07-18 1994-07-18 Fuel cell power generation plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6165019A JPH0831439A (en) 1994-07-18 1994-07-18 Fuel cell power generation plant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0831439A true JPH0831439A (en) 1996-02-02

Family

ID=15804301

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6165019A Pending JPH0831439A (en) 1994-07-18 1994-07-18 Fuel cell power generation plant

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0831439A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL1003042C2 (en) * 1996-05-06 1997-11-07 Stichting Energie Method for determining the flow rate of reactants in each cell of an electrochemical cell stack.
WO2006025254A1 (en) * 2004-09-02 2006-03-09 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Fuel cell system
JP2008535191A (en) * 2005-04-06 2008-08-28 フォルシュングスツェントルム・ユーリッヒ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング Low temperature fuel cell stack and its operation method
US20210351423A1 (en) * 2019-06-03 2021-11-11 Microsoft Technology Licensing, Llc Fuel cell throttle
JP2022047085A (en) * 2020-09-11 2022-03-24 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL1003042C2 (en) * 1996-05-06 1997-11-07 Stichting Energie Method for determining the flow rate of reactants in each cell of an electrochemical cell stack.
WO1997042674A1 (en) * 1996-05-06 1997-11-13 Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland Method for determining the flow rate of reactants in each cell of an electrochemical cell stack
US6162557A (en) * 1996-05-06 2000-12-19 Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland Method for determining the flow rate of reactants in each cell of an electrochemical cell stack
WO2006025254A1 (en) * 2004-09-02 2006-03-09 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Fuel cell system
EP1793440A1 (en) * 2004-09-02 2007-06-06 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Fuel cell system
CN100438179C (en) * 2004-09-02 2008-11-26 松下电器产业株式会社 Fuel cell system
EP1793440A4 (en) * 2004-09-02 2009-04-01 Panasonic Corp Fuel cell system
JP2008535191A (en) * 2005-04-06 2008-08-28 フォルシュングスツェントルム・ユーリッヒ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング Low temperature fuel cell stack and its operation method
US20210351423A1 (en) * 2019-06-03 2021-11-11 Microsoft Technology Licensing, Llc Fuel cell throttle
JP2022047085A (en) * 2020-09-11 2022-03-24 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4865103B2 (en) Charging apparatus and charging method
EP1551074B1 (en) Method for operating redox flow battery and redox flow battery cell stack
US20220402363A1 (en) Control method and system of a fuel cell electric vehicle stack
US6583603B1 (en) Back-up battery management apparatus and method for charging and testing battery cells in a string of battery cells
US5141824A (en) Fuel-cell power-generation system
US20110169453A1 (en) Charging apparatus and charging method
KR102219191B1 (en) Redox flow battery system, monitoring method for redox flow battery and control method for redox flow battery
JPH08315841A (en) Output control device of fuel cell power generation device
KR20060093343A (en) Electric charger
US20100261083A1 (en) Power supply apparatus
DK1570538T3 (en) Method and Device for Monitoring Fuel Cell Tensions
JP2022543252A (en) Redox flow battery array and method of state-of-charge balancing
JP2008147102A (en) Fuel cell system
KR20190016037A (en) Fuel cell load cycling to support the power grid
JP2007207620A (en) Redox flow battery system
JP2007179786A (en) Fuel cell system
CN107069816B (en) The reactive coordination control method and device of distributed power generation unit
JPH0831439A (en) Fuel cell power generation plant
JPH06243882A (en) Protection/suspension method for fuel cell power plant
KR102008518B1 (en) Charging system for multi-cell
JPH07307163A (en) Load control device of fuel cell power generating system
JPS6091569A (en) Air-supply-controlling system for fuel cell plant
US20050089729A1 (en) Technique and apparatus to control the response of a fuel cell system to load transients
JPH0451466A (en) Output control device for fuel cell power generation system
JPH07143677A (en) Power supply