JPH09102324A - リン酸型燃料電池発電装置 - Google Patents

リン酸型燃料電池発電装置

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JPH09102324A
JPH09102324A JP7258470A JP25847095A JPH09102324A JP H09102324 A JPH09102324 A JP H09102324A JP 7258470 A JP7258470 A JP 7258470A JP 25847095 A JP25847095 A JP 25847095A JP H09102324 A JPH09102324 A JP H09102324A
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JP
Japan
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temperature
phosphoric acid
fuel cell
standard value
signal
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Pending
Application number
JP7258470A
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English (en)
Inventor
Takashi Ujiie
孝 氏家
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
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    • 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

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  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】電池積層体の過大な温度上昇を的確に防止する
とともに、誤信号による非常停止を回避し効率的に運用
できるリン酸型燃料電池発電装置を得る。 【解決手段】単セル10を積層してなる電池積層体1の
冷却板20に温度センサー2を配設し、温度センサー2
の温度測定信号を比較演算回路4とタイマー5を備えた
温度監視装置3Aに送り、温度測定信号を標準値Aなら
びに標準値Bと比較し、タイマー5により設定される所
定時間、例えば10〔s〕を継続して標準値Aを越えれ
ば警報信号を出力して警報を発し、タイマー5により設
定される所定時間、例えば10〔s〕を継続して標準値
Bを越えれば非常停止信号を出力して装置の運転を非常
停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、リン酸を電解質体
に用いたリン酸型燃料電池発電装置の電池積層体の温度
監視構造に関する。
【0002】
【従来の技術】リン酸型燃料電池発電装置においては、
通常、リン酸を担持したマトリックス層を燃料電極と空
気電極とにより挟持して形成された単セルを複数層積層
して電池積層体を構成し、、燃料電極に燃料ガスを、ま
た空気電極に空気を通流して電気化学反応により発電す
る方式がとられている。電気化学反応による発電に際し
ては、同時に熱が生じるので、電池積層体の温度を所定
の運転温度に保持するためには冷却することが必要であ
る。冷却方法としては、電解液の循環による方法、ガス
による方法、冷却水による方法等があるが、冷却管を内
蔵した冷却板を適宜挿入して電池積層体を構成し、冷却
管に冷媒を通流して冷却する方法がしばしば用いられ
る。
【0003】図3は、従来より用いられているリン酸型
燃料電池発電装置の電池積層体の一例を示す要部の分解
斜視図である。リン酸を担持するマトリックス層11
を、燃料極触媒層と燃料ガス通流溝を備えたリブ付き電
極基材とからなる燃料電極12と、空気極触媒層と空気
通流溝を備えたリブ付き電極基材とからなる空気電極1
3とによって挟持して単セル10を構成し、セパレータ
14を介在させつつ積層されている。また、単セル10
を複数層積層する毎に、冷却板20が配設されており、
冷却板20には、一端が冷媒供給用ヘッダー22に接続
され、他端が冷媒排出用ヘッダー23に接続された冷却
管21が埋設されている。
【0004】図4は、上記の冷却板20の構造を示す斜
視図である。方形の冷却板20の内部に複数の同一管径
の冷却管21が平行に埋設されており、その一端は冷媒
供給母管24に連結された冷媒供給用ヘッダー22に、
また他端は冷媒排出母管25に連結された冷媒排出用ヘ
ッダー23に接続されている。冷媒供給母管24より冷
却水を供給し、冷却管21に通流することにより冷却板
20が冷却され、電気化学反応に際して生じた発熱が除
去され、電池積層体の温度が一定温度に保持されること
となる。
【0005】リン酸型燃料電池発電装置の単セル10の
出力電圧は、温度の上昇とともに向上する特性を持って
いるので、過大な冷却により運転温度を低下させるのは
得策ではない。しかしながら、一方、単セル10の温度
上昇が過大になると、例えば触媒層のシンタリング等の
損傷が生じて特性が劣化する事態を引き起こすこととな
るので、運転温度を所定温度以下に制限する必要があ
る。
【0006】図5は、運転温度を制限するために従来よ
り用いられているリン酸型燃料電池発電装置の電池積層
体の温度監視系統図の一例を示したものである。単セル
10を積層して形成された電池積層体1に組み込まれた
冷却板20に温度測定用の温度センサー2を配し、温度
センサー2よりの温度測定信号を受けて標準値と比較
し、標準値を越えるとき非常停止信号を発する温度監視
装置3を備えている。したがって、本構成においては、
電池積層体1内部の温度分布を考慮し、最高温度が許容
上限温度となるときの温度センサー2設置点の温度を標
準値とし、これを越えるとき非常停止する処置をとるこ
とにより、電池積層体1の温度上昇が過大となって破損
に至る事態が回避される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
装置においては、介在させた冷却板20により電池積層
体1を冷却して運転温度に保持するとともに、冷却板2
0に配した温度センサー2と温度監視装置3とにより温
度上昇が過大となったとき非常停止させる措置をとって
おり、温度上昇にともなう損傷は確実に防止されること
となる。
【0008】しかしながら、上記のごとき構成において
も、実際の運転条件下においては、正常運転温度に保持
されているにもかかわらず、温度センサー2より温度監
視装置3へ送られる温度測定信号にノイズ等により数秒
程度持続する誤信号が発生し、温度監視装置3より非常
停止信号を発して、リン酸型燃料電池発電装置が非常停
止してしまうという事態がしばしば生じるという難点が
ある。
【0009】本発明は、電池積層体の過大な温度上昇を
的確に防止するとともに、誤信号による非常停止を回避
して、効率的な運用のできるリン酸型燃料電池発電装置
を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明においては、リン酸を担持したマトリック
ス層を燃料電極と空気電極により挟持してなる単セルを
適宜冷却板を挿入しつつ積層して電池積層体を構成し、
燃料電極に燃料ガスを、また空気電極に空気を通流して
電気化学反応により発電するとともに、冷却板に冷媒を
通流して電池積層体を冷却し電気化学反応に伴う発熱を
除去するリン酸型燃料電池発電装置において、冷却板に
温度センサーを配設し、温度センサーからの温度検知信
号を受けて標準値と比較し、温度検知信号が第1の標準
値を所定時間(t1 )、例えば10〔s〕以上継続して
越えたとき非常停止信号を発する監視装置を備えること
とする。
【0011】上記のごとく、所定時間(t1 )、例えば
10〔s〕以上継続した時の温度検知信号を用いること
とすれば、通常数秒間の継続時間で生じるノイズによる
誤信号が除外されるので、的確に温度を把握できる。し
たがって、この信号を、電池積層体の運転許容温度に対
応して設定された第1の標準値と比較し、これを越えた
とき非常停止信号を発するものとすれば、誤信号に影響
されることなく、温度上昇時にのみ的確に非常停止が行
われることとなる。
【0012】さらに、上記のリン酸型燃料電池発電装置
において、監視装置に、温度センサーからの温度検知信
号が第1の標準値より小さい第2の標準値を所定時間
(t2)、例えば10〔s〕以上継続して越えたとき警
報信号を発する機能を、同時に備えるものとする。この
ようにすれば、上記の非常停止操作と同様に、誤信号に
影響されることなく、温度が第2の標準値に対応した温
度へと上昇した時にのみ的確に警報が発されることとな
る。
【0013】
【発明の実施の形態】図1は、本発明のリン酸型燃料電
池発電装置の電池積層体の温度監視系の基本構成を模式
的に示した概念図である。本構成においては、電池積層
体1の冷却板20に配設された温度センサー2により測
定された温度測定信号は、比較演算回路4とタイマー5
を備えた温度監視装置3Aへと送られる。温度監視装置
3Aにおいては、比較演算回路4により標準値(A,
B)と比較され、標準値Aをタイマー5により設定され
る所定時間(t2 )、例えば10〔s〕を継続して越え
れば警報信号が出力され、また標準値Bをタイマー5に
より設定される所定時間(t1 )、例えば10〔s〕を
継続して越えれば非常停止信号が出力される。
【0014】このように所定時間(t2 )および所定時
間(t1 )を10〔s〕あるいはそれ以上に設定すれ
ば、通常数秒間の継続時間で生じるノイズによる誤信号
が除外されるので、的確に温度を把握できる。非常停止
信号を発する基準温度となる標準値B、ならびに警報信
号を発する基準温度となる標準値Aは、熱容量を基に算
出される電池積層体1の温度上昇特性に対応する冷却板
20の温度上昇特性を考慮して設定される。すなわち、
図2に示したように、電池積層体1の許容上限温度に対
応する冷却板上限温度Tc〔℃〕を基準にし、この時よ
りt1 〔s〕逆上った時の温度T1 〔℃〕を非常停止信
号を発する基準温度として標準値Bを設定する。また、
さらに温度T1 〔℃〕を基準にし、この時よりt
2 〔s〕逆上った時の温度T2 〔℃〕を警報信号を発す
る基準温度として標準値Aを設定する。このように標準
値Bを設定すれば、電池積層体1に異常が発生し温度上
昇が起きる事態となっても、許容上限温度に達すれば的
確に非常停止され、損傷の発生は回避される。また、上
記のように標準値Aを設定すれば温度が危険レベルに上
昇したことが的確に知られることとなる。なお、上記に
おいては、Tc〔℃〕を基準としt1 〔s〕逆上った時
の温度T1〔℃〕を非常停止信号を発する基準温度とし
て標準値Bを設定しているが、このT1 〔℃〕を下回る
温度を基準温度として標準値Bを設定してもよい。ま
た、温度T1 〔℃〕を基準としt2 〔s〕逆上った時の
温度T2 〔℃〕を警報信号を発する基準温度として標準
値Aを設定しているが、このT2 〔℃〕を下回る温度を
基準温度として標準値Aを設定してもよい。
【0015】
【発明の効果】上述のように、本発明においては、リン
酸型燃料電池発電装置において、電池積層体の冷却板に
温度センサーを配設し、温度センサーからの温度検知信
号を受けて標準値と比較し、温度検知信号が第1の標準
値を所定時間(t1 )、例えば10〔s〕以上継続して
越えたとき非常停止信号を発する監視装置を備えること
としたので、電池積層体の過大な温度上昇が的確に防止
されるとともに、誤信号による非常停止が回避され、効
率的な運用のできるリン酸型燃料電池発電装置が得られ
ることとなった。
【0016】さらに、上記のリン酸型燃料電池発電装置
において、監視装置に、温度センサーからの温度検知信
号が第1の標準値より小さい第2の標準値を所定時間
(t2)、例えば10〔s〕以上継続して越えたとき警
報信号を発する機能を、同時に備えるものとすれば、誤
信号に影響されることなく、警報が発されることとなる
ので、上記のリン酸型燃料電池発電装置として好適であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のリン酸型燃料電池発電装置の電池積層
体の温度監視系の基本構成を示す模式図
【図2】本発明のリン酸型燃料電池発電装置の電池積層
体の温度監視系の標準値設定方法を示す説明図
【図3】リン酸型燃料電池発電装置の電池積層体の一例
を示す要部の分解斜視図
【図4】図2の電池積層体に用いられている冷却板の構
造を示す斜視図
【図5】従来のリン酸型燃料電池発電装置の電池積層体
の温度監視系の基本構成の一例を示す模式図
【符号の説明】
1 電池積層体 2 温度センサー 3 温度監視装置 3A 温度監視装置 4 比較演算回路 5 タイマー 10 単セル 20 冷却板

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】リン酸を担持したマトリックス層を燃料電
    極と空気電極により挟持してなる単セルを適宜冷却板を
    挿入しつつ積層して電池積層体を構成し、燃料電極に燃
    料ガスを、また空気電極に空気を通流して電気化学反応
    により発電するとともに、冷却板に冷媒を通流して電池
    積層体を冷却し電気化学反応に伴う発熱を除去するリン
    酸型燃料電池発電装置において、冷却板に配設した温度
    センサーと、温度センサーからの温度検知信号を受けて
    標準値と比較し、温度検知信号が第1の標準値を所定時
    間(t1 )以上継続して越えたとき非常停止信号を発す
    る監視装置を備えたことを特徴とするリン酸型燃料電池
    発電装置。
  2. 【請求項2】請求項1に記載のリン酸型燃料電池発電装
    置において、監視装置が非常停止信号を発する際の第1
    の標準値を継続して越える所定時間(t1 )が10
    〔s〕以上であることを特徴とするリン酸型燃料電池発
    電装置。
  3. 【請求項3】請求項1または2に記載のリン酸型燃料電
    池発電装置において、監視装置が、温度センサーからの
    温度検知信号が第1の標準値より小さい第2の標準値を
    所定時間(t2 )以上継続して越えたとき警報信号を発
    する機能を、同時に備えてなることを特徴とするリン酸
    型燃料電池発電装置。
  4. 【請求項4】請求項3に記載のリン酸型燃料電池発電装
    置において、監視装置が警報信号を発する際の、第2の
    標準値を継続して越える所定時間(t2 )が10〔s〕
    以上であることを特徴とするリン酸型燃料電池発電装
    置。
JP7258470A 1995-10-05 1995-10-05 リン酸型燃料電池発電装置 Pending JPH09102324A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005276568A (ja) * 2004-03-24 2005-10-06 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システム及び燃料電池スタックの内部温度把握方法。
JP2010153062A (ja) * 2008-12-24 2010-07-08 Kyocera Corp 燃料電池装置
JP2014203710A (ja) * 2013-04-05 2014-10-27 トヨタ自動車株式会社 燃料電池検査用器具およびそれを用いた検査装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005276568A (ja) * 2004-03-24 2005-10-06 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システム及び燃料電池スタックの内部温度把握方法。
JP2010153062A (ja) * 2008-12-24 2010-07-08 Kyocera Corp 燃料電池装置
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