JPH09306519A - 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Info
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- JPH09306519A JPH09306519A JP8118578A JP11857896A JPH09306519A JP H09306519 A JPH09306519 A JP H09306519A JP 8118578 A JP8118578 A JP 8118578A JP 11857896 A JP11857896 A JP 11857896A JP H09306519 A JPH09306519 A JP H09306519A
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- gas
- fuel gas
- phosphoric acid
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
(57)【要約】
【課題】運転中に燃料ガスの供給量が不足する事態が生
じても、これを早期に検知できるものにして、損傷の発
生を回避し安全に運転できるようにする。 【解決手段】リン酸を担持したマトリックス、これを挟
持する燃料電極と酸化剤電極、燃料ガス流路を備えた燃
料電極基材、酸化剤ガス流路を備えた酸化剤電極基材か
らなる単電池を積層してなるセル積層体２の側面より燃
料ガス、酸化剤ガスを供給して電気化学反応により電力
を得るものにおいて、セル積層体２の燃料ガス流路の出
口面にガスサンプリングポート３ａ，３ｂ，３ｃを設
け、得たガス中の水素濃度を水素濃度測定器４ａ，４
ｂ，４ｃにより測定し、その出力信号をデータ処理装置
５へと送り、２点間の水素濃度の差の絶対値が設定値を
越えたとき異常信号を発するように構成する。
じても、これを早期に検知できるものにして、損傷の発
生を回避し安全に運転できるようにする。 【解決手段】リン酸を担持したマトリックス、これを挟
持する燃料電極と酸化剤電極、燃料ガス流路を備えた燃
料電極基材、酸化剤ガス流路を備えた酸化剤電極基材か
らなる単電池を積層してなるセル積層体２の側面より燃
料ガス、酸化剤ガスを供給して電気化学反応により電力
を得るものにおいて、セル積層体２の燃料ガス流路の出
口面にガスサンプリングポート３ａ，３ｂ，３ｃを設
け、得たガス中の水素濃度を水素濃度測定器４ａ，４
ｂ，４ｃにより測定し、その出力信号をデータ処理装置
５へと送り、２点間の水素濃度の差の絶対値が設定値を
越えたとき異常信号を発するように構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、リン酸を電解質と
して用いた単電池を積層してなるセル積層体を用いるリ
ン酸型燃料電池発電装置に係わり、とくに、供給される
燃料ガスの不足を検知する装置を備えた発電装置に関す
る。
して用いた単電池を積層してなるセル積層体を用いるリ
ン酸型燃料電池発電装置に係わり、とくに、供給される
燃料ガスの不足を検知する装置を備えた発電装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図３は、リン酸型燃料電池発電装置のセ
ル積層体の一般的な構成を模式的に示す部分分解斜視図
である。リン酸を担持した平板状のマトリックス１１
を、燃料電極基材１４に支持された燃料電極１２と、酸
化剤電極基材１５に支持された酸化剤電極１３とにより
挟持して、単電池１を形成している。このように形成さ
れた単電池１を、セパレータ１６を介して数層積層して
セミブロックとし、さらに、冷却水を通流してセミブロ
ックを冷却する冷却板を介装してセル積層体２が形成さ
れている。各単電池１の燃料電極基材１４には、一方の
端面から相対する端面へと連通する複数の燃料ガス流路
が設けられており、また、酸化剤電極基材１５には、上
記の燃料ガス流路に直交する方向に連通する酸化剤ガス
流路が設けられている。
ル積層体の一般的な構成を模式的に示す部分分解斜視図
である。リン酸を担持した平板状のマトリックス１１
を、燃料電極基材１４に支持された燃料電極１２と、酸
化剤電極基材１５に支持された酸化剤電極１３とにより
挟持して、単電池１を形成している。このように形成さ
れた単電池１を、セパレータ１６を介して数層積層して
セミブロックとし、さらに、冷却水を通流してセミブロ
ックを冷却する冷却板を介装してセル積層体２が形成さ
れている。各単電池１の燃料電極基材１４には、一方の
端面から相対する端面へと連通する複数の燃料ガス流路
が設けられており、また、酸化剤電極基材１５には、上
記の燃料ガス流路に直交する方向に連通する酸化剤ガス
流路が設けられている。
【０００３】リン酸型燃料電池発電装置は、このように
構成されたセル積層体２の各側面に燃料ガスおよび酸化
剤ガスを供給排出するマニホールドを組み込み、燃料ガ
スと酸化剤ガスを供給する装置、冷却水の供給循環装
置、さらに、発電電力を制御するインバータや制御装置
と組み合わせて構成されている。
構成されたセル積層体２の各側面に燃料ガスおよび酸化
剤ガスを供給排出するマニホールドを組み込み、燃料ガ
スと酸化剤ガスを供給する装置、冷却水の供給循環装
置、さらに、発電電力を制御するインバータや制御装置
と組み合わせて構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】セル積層体２の各単電
池１における電気化学反応に供される燃料ガスおよび酸
化剤ガスは、上記の燃料電極基材１４に設けられた燃料
ガス流路、および酸化剤電極基材１５に設けられた酸化
剤ガス流路に通流されるが、これらのガス流路はいずれ
も一方の端面から相対する端面へと連通する溝により構
成されているので、燃料ガス中の水素濃度分布および酸
化剤ガス中の酸素濃度分布に伴って、発電により得られ
る電流も面内で分布を持つこととなる。
池１における電気化学反応に供される燃料ガスおよび酸
化剤ガスは、上記の燃料電極基材１４に設けられた燃料
ガス流路、および酸化剤電極基材１５に設けられた酸化
剤ガス流路に通流されるが、これらのガス流路はいずれ
も一方の端面から相対する端面へと連通する溝により構
成されているので、燃料ガス中の水素濃度分布および酸
化剤ガス中の酸素濃度分布に伴って、発電により得られ
る電流も面内で分布を持つこととなる。
【０００５】すなわち、単電池の面内で燃料ガス流路の
入口側に近いほど燃料ガス中の水素濃度が高く、酸化剤
ガス流路の入口側に近いほど酸化剤ガス中の酸素濃度が
高いので、発電電流密度も高くなる。これに対して下流
側には、上流側の反応により水素、酸素の割合の減少し
た燃料ガス、酸化剤ガスが通流することとなるので、発
電電流密度も低くなる。
入口側に近いほど燃料ガス中の水素濃度が高く、酸化剤
ガス流路の入口側に近いほど酸化剤ガス中の酸素濃度が
高いので、発電電流密度も高くなる。これに対して下流
側には、上流側の反応により水素、酸素の割合の減少し
た燃料ガス、酸化剤ガスが通流することとなるので、発
電電流密度も低くなる。
【０００６】また、燃料ガス中の水素濃度は、燃料ガス
流路の入口側に近いほど高く、下流に行くに従い減少す
るが、同時に酸化剤ガスの上流側ほど反応の割合が大き
く燃料ガスの消費量も多くなるので、酸化剤ガスの上流
側ほど燃料ガス中の水素濃度は下がる。したがって、面
内の燃料ガス中の水素濃度の分布は、燃料ガス流路の入
口側で酸化剤ガスの下流側ほど高く、燃料ガス流路の出
口側で酸化剤ガスの上流側ほど低くなる。通常、燃料ガ
ス中の水素の面内での利用率を７０〜８０％と高くて運
転しているので、面内で最小の位置における濃度は最高
の位置における濃度の数分の一となっている。
流路の入口側に近いほど高く、下流に行くに従い減少す
るが、同時に酸化剤ガスの上流側ほど反応の割合が大き
く燃料ガスの消費量も多くなるので、酸化剤ガスの上流
側ほど燃料ガス中の水素濃度は下がる。したがって、面
内の燃料ガス中の水素濃度の分布は、燃料ガス流路の入
口側で酸化剤ガスの下流側ほど高く、燃料ガス流路の出
口側で酸化剤ガスの上流側ほど低くなる。通常、燃料ガ
ス中の水素の面内での利用率を７０〜８０％と高くて運
転しているので、面内で最小の位置における濃度は最高
の位置における濃度の数分の一となっている。
【０００７】以上のごとき電流密度、燃料ガスの水素濃
度を備えて運転されているセル積層体において、同一の
負荷電流が取り出されているにも係わらず供給される燃
料ガスが減少して供給水素量が不足する事態が生じる
と、電気化学反応は水素濃度の高い上流側に一層集中す
る。したがって、下流側では水素が不足して、単電池１
の構成部品を形成するカーボン材の腐食が進行し、重大
な損傷を引き起こしてしまう恐れがある。
度を備えて運転されているセル積層体において、同一の
負荷電流が取り出されているにも係わらず供給される燃
料ガスが減少して供給水素量が不足する事態が生じる
と、電気化学反応は水素濃度の高い上流側に一層集中す
る。したがって、下流側では水素が不足して、単電池１
の構成部品を形成するカーボン材の腐食が進行し、重大
な損傷を引き起こしてしまう恐れがある。
【０００８】本発明の目的は、上記のように燃料ガスの
供給量が不足する事態が生じても、これが早期に検知さ
れ、カーボン材の腐食の進行が回避されて、損傷するこ
となく安全に運転できるリン酸型燃料電池発電装置を提
供することにある。
供給量が不足する事態が生じても、これが早期に検知さ
れ、カーボン材の腐食の進行が回避されて、損傷するこ
となく安全に運転できるリン酸型燃料電池発電装置を提
供することにある。
【０００９】
【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、リン酸を担持した平板状のマ
トリックス、マトリックスを挟持する燃料電極と酸化剤
電極、燃料電極に燃料ガスを供給する燃料ガス流路を備
えた部材、並びに酸化剤電極に酸化剤ガスを供給する酸
化剤ガス流路を備えた部材とからなる単電池を、ガスの
通流を遮断するセパレータを介在させ、複数層積層して
方形状のセル積層体を構成し、セル積層体の相対する側
面の一方から他方へと燃料ガス流路を通して燃料ガスを
通流し、他の相対する側面の一方から他方へと酸化剤ガ
ス流路を通して酸化剤ガスを通流して電気化学反応によ
り電力を得るリン酸型燃料電池発電装置において、
（１）少なくとも一つの単電池の燃料ガス流路の出口面
に少なくとも二つ以上のガスサンプリングポートを備
え、かつ、各ガスサンプリングポートから得たガス中の
水素濃度を測定する測定器と、この測定器からの出力信
号を受けて、各ガスサンプリングポートから得たガス中
の水素濃度の差の絶対値が設定値を越えたとき異常信号
を出力するデータ処理装置とを備えることとし、（２）
さらに、上記の二つ以上のガスサンプリングポートのう
ち、一つを燃料ガス流路の出口面の酸化剤ガスの入口側
端部に近接して配設し、一つを燃料ガス流路の出口面の
酸化剤ガスの出口側端部に近接して配設することとす
る。
めに、本発明においては、リン酸を担持した平板状のマ
トリックス、マトリックスを挟持する燃料電極と酸化剤
電極、燃料電極に燃料ガスを供給する燃料ガス流路を備
えた部材、並びに酸化剤電極に酸化剤ガスを供給する酸
化剤ガス流路を備えた部材とからなる単電池を、ガスの
通流を遮断するセパレータを介在させ、複数層積層して
方形状のセル積層体を構成し、セル積層体の相対する側
面の一方から他方へと燃料ガス流路を通して燃料ガスを
通流し、他の相対する側面の一方から他方へと酸化剤ガ
ス流路を通して酸化剤ガスを通流して電気化学反応によ
り電力を得るリン酸型燃料電池発電装置において、
（１）少なくとも一つの単電池の燃料ガス流路の出口面
に少なくとも二つ以上のガスサンプリングポートを備
え、かつ、各ガスサンプリングポートから得たガス中の
水素濃度を測定する測定器と、この測定器からの出力信
号を受けて、各ガスサンプリングポートから得たガス中
の水素濃度の差の絶対値が設定値を越えたとき異常信号
を出力するデータ処理装置とを備えることとし、（２）
さらに、上記の二つ以上のガスサンプリングポートのう
ち、一つを燃料ガス流路の出口面の酸化剤ガスの入口側
端部に近接して配設し、一つを燃料ガス流路の出口面の
酸化剤ガスの出口側端部に近接して配設することとす
る。
【００１０】（３）あるいは、少なくとも一組の単電池
に、セパレータを介して近接する部材に設けられた燃料
ガス流路と酸化剤ガス流路の面内のほぼ同一位置に導電
接続されて、その電位を計測する導線を少なくとも一対
備え、かつ、この対となる導線を入力として接続し、計
測された電位より２点間の電圧を測定する電圧測定器
と、この測定器からの出力信号を受けて２点間の電圧が
設定範囲を外れたとき異常信号を出力するデータ処理装
置とを備えることとし、（４）さらに、（３）におい
て、対となる導線のうち少なくとも一対を、燃料ガスの
入口側に近接しかつ酸化剤ガスの入口側に近接する位
置、あるいは燃料ガスの出口側に近接しかつ酸化剤ガス
の入口側に近接する位置のガス流路に配置することとす
る。
に、セパレータを介して近接する部材に設けられた燃料
ガス流路と酸化剤ガス流路の面内のほぼ同一位置に導電
接続されて、その電位を計測する導線を少なくとも一対
備え、かつ、この対となる導線を入力として接続し、計
測された電位より２点間の電圧を測定する電圧測定器
と、この測定器からの出力信号を受けて２点間の電圧が
設定範囲を外れたとき異常信号を出力するデータ処理装
置とを備えることとし、（４）さらに、（３）におい
て、対となる導線のうち少なくとも一対を、燃料ガスの
入口側に近接しかつ酸化剤ガスの入口側に近接する位
置、あるいは燃料ガスの出口側に近接しかつ酸化剤ガス
の入口側に近接する位置のガス流路に配置することとす
る。
【００１１】前述のように、通常運転中における燃料ガ
ス流路の出口における燃料ガス中の水素濃度は、酸化剤
ガスの上流側ほど低く、酸化剤ガスの下流側ほど高い。
また、運転中に燃料ガスの流量が減少すると、酸化剤ガ
スの上流側と下流側との水素濃度の差は拡大する。した
がって、上記の（１）のごとくに、燃料ガス流路の出口
面に二つ以上のガスサンプリングポートを備え、得られ
たガス中の水素濃度を測定器で測定し、その出力信号を
データ処理装置に送り、各ガスサンプリングポートから
得たガス中の水素濃度の差の絶対値を監視すれば、その
値の増大によって燃料ガスの流量の減少が検知される。
したがって、その値が所定の値を越えたとき異常信号を
出力する構成とすれば、早期に燃料ガスの流量の異常減
少を検知できることとなる。
ス流路の出口における燃料ガス中の水素濃度は、酸化剤
ガスの上流側ほど低く、酸化剤ガスの下流側ほど高い。
また、運転中に燃料ガスの流量が減少すると、酸化剤ガ
スの上流側と下流側との水素濃度の差は拡大する。した
がって、上記の（１）のごとくに、燃料ガス流路の出口
面に二つ以上のガスサンプリングポートを備え、得られ
たガス中の水素濃度を測定器で測定し、その出力信号を
データ処理装置に送り、各ガスサンプリングポートから
得たガス中の水素濃度の差の絶対値を監視すれば、その
値の増大によって燃料ガスの流量の減少が検知される。
したがって、その値が所定の値を越えたとき異常信号を
出力する構成とすれば、早期に燃料ガスの流量の異常減
少を検知できることとなる。
【００１２】特に、（２）のごとく、ガスサンプリング
ポートの一つを燃料ガス流路の出口面の酸化剤ガスの入
口側端部に近接して配設し、一つを燃料ガス流路の出口
面の酸化剤ガスの出口側端部に近接して配設することと
すれば、データ処理装置で監視される水素濃度の差の燃
料ガスの流量の減少に伴う変動が大きいので、効果的に
燃料ガスの流量の異常減少が検知できる。
ポートの一つを燃料ガス流路の出口面の酸化剤ガスの入
口側端部に近接して配設し、一つを燃料ガス流路の出口
面の酸化剤ガスの出口側端部に近接して配設することと
すれば、データ処理装置で監視される水素濃度の差の燃
料ガスの流量の減少に伴う変動が大きいので、効果的に
燃料ガスの流量の異常減少が検知できる。
【００１３】また、前述のように、通常運転中における
単電池の面内の発電電流密度は、燃料ガス流路の入口側
に近いほど、また酸化剤ガス流路の入口側に近いほど高
く、下流側に行くに従って減少し、燃料ガス流路の出口
側に近いほど、また酸化剤ガス流路の出口側に近いほど
低くなる。また、運転中に燃料ガスの流量が減少する
と、電気化学反応が燃料ガスおよび酸化剤ガスの入口側
に集中するので、面内の平均電流密度は一定でも、局所
的な電流密度は変化し、燃料ガスおよび酸化剤ガスの入
口側では増大し、出口側では減少する。したがって、上
記の（３）のごとく、一組の単電池の、セパレータを介
して近接する部材に設けられた燃料ガス流路と酸化剤ガ
ス流路の面内のほぼ同一位置に、その電位を計測する一
対の導線を導電接続し、この対となる導線を電圧測定器
に接続して２点間の電圧を測定することとすれば、この
局所的な電圧の変動により電流密度の変動、すなわち燃
料ガスの流量の減少が検知される。したがって、得られ
た２点間の電圧をデータ処理装置に送り、この電圧が所
定の範囲を外れたとき異常信号を出力する構成とすれ
ば、早期に燃料ガスの流量の異常減少を検知できること
となる。
単電池の面内の発電電流密度は、燃料ガス流路の入口側
に近いほど、また酸化剤ガス流路の入口側に近いほど高
く、下流側に行くに従って減少し、燃料ガス流路の出口
側に近いほど、また酸化剤ガス流路の出口側に近いほど
低くなる。また、運転中に燃料ガスの流量が減少する
と、電気化学反応が燃料ガスおよび酸化剤ガスの入口側
に集中するので、面内の平均電流密度は一定でも、局所
的な電流密度は変化し、燃料ガスおよび酸化剤ガスの入
口側では増大し、出口側では減少する。したがって、上
記の（３）のごとく、一組の単電池の、セパレータを介
して近接する部材に設けられた燃料ガス流路と酸化剤ガ
ス流路の面内のほぼ同一位置に、その電位を計測する一
対の導線を導電接続し、この対となる導線を電圧測定器
に接続して２点間の電圧を測定することとすれば、この
局所的な電圧の変動により電流密度の変動、すなわち燃
料ガスの流量の減少が検知される。したがって、得られ
た２点間の電圧をデータ処理装置に送り、この電圧が所
定の範囲を外れたとき異常信号を出力する構成とすれ
ば、早期に燃料ガスの流量の異常減少を検知できること
となる。
【００１４】特に、（４）のごとく、対となる導線のう
ち少なくとも一対を、燃料ガス入口側に近接しかつ酸化
剤ガスの入口側に近接する位置、あるいは燃料ガスの出
口側に近接しかつ酸化剤ガスの入口側に近接する位置の
ガス流路に配置することとすれば、燃料ガスの流量が減
少したとき、前者の位置においては、電圧の増加が最も
大きく、後者においては、電圧の減少が最も大きいの
で、燃料ガスの流量の異常減少が効果的に検知できる。
ち少なくとも一対を、燃料ガス入口側に近接しかつ酸化
剤ガスの入口側に近接する位置、あるいは燃料ガスの出
口側に近接しかつ酸化剤ガスの入口側に近接する位置の
ガス流路に配置することとすれば、燃料ガスの流量が減
少したとき、前者の位置においては、電圧の増加が最も
大きく、後者においては、電圧の減少が最も大きいの
で、燃料ガスの流量の異常減少が効果的に検知できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は、本発明のリン酸型燃料電
池発電装置の第１の実施の形態の基本構成を示す模式図
である。図において、セル積層体２は上方より見た平面
が示されている。燃料ガスは、図の上部の側面より供給
され、図示しない燃料ガス流路を通流して下部の側面よ
り排出される。また酸化剤ガスは、図の左方の側面より
供給され、燃料ガス流路と直交する図示しない酸化剤ガ
ス流路を通流して右方の側面より排出される。燃料ガス
が排出される下部の側面の燃料ガス流路出口には、酸化
剤ガスの入口側端部に近接して配したガスサンプリング
ポート３ａ、酸化剤ガスの出口側端部に近接して配した
ガスサンプリングポート３ｃ、およびこれらの中間部に
配したガスサンプリングポート３ｂの３個のガスサンプ
リングポートが備えられており、これらにより得られた
燃料ガスは、それぞれ水素濃度測定器４ａ，４ｃ，４ｂ
により水素濃度が測定される。水素濃度測定器４ａ，４
ｃ，４ｂにより測定された結果は、データ処理装置５へ
と送られ、測定された３つの水素濃度の測定値のうち２
つの測定値の間の差の絶対値が、外部より設定されるそ
れぞれの標準値を越えると異常信号を発するように構成
されている。
池発電装置の第１の実施の形態の基本構成を示す模式図
である。図において、セル積層体２は上方より見た平面
が示されている。燃料ガスは、図の上部の側面より供給
され、図示しない燃料ガス流路を通流して下部の側面よ
り排出される。また酸化剤ガスは、図の左方の側面より
供給され、燃料ガス流路と直交する図示しない酸化剤ガ
ス流路を通流して右方の側面より排出される。燃料ガス
が排出される下部の側面の燃料ガス流路出口には、酸化
剤ガスの入口側端部に近接して配したガスサンプリング
ポート３ａ、酸化剤ガスの出口側端部に近接して配した
ガスサンプリングポート３ｃ、およびこれらの中間部に
配したガスサンプリングポート３ｂの３個のガスサンプ
リングポートが備えられており、これらにより得られた
燃料ガスは、それぞれ水素濃度測定器４ａ，４ｃ，４ｂ
により水素濃度が測定される。水素濃度測定器４ａ，４
ｃ，４ｂにより測定された結果は、データ処理装置５へ
と送られ、測定された３つの水素濃度の測定値のうち２
つの測定値の間の差の絶対値が、外部より設定されるそ
れぞれの標準値を越えると異常信号を発するように構成
されている。
【００１６】通常運転中に燃料ガスの供給量が減少し水
素量が不足すると、燃料ガス流路出口においては、酸化
剤ガスの入口側で水素濃度がより減少し、酸化剤ガスの
出口側でより増大するので、各測定値間の差は増大する
こととなる。したがって、上記のごとくに構成すれば、
燃料ガスの供給量の減少が容易に検知され、異常を知る
ことができ、燃料ガスの供給量の回復操作、あるいは負
荷の低減や運転の停止を行うことによりセル積層体を安
全に保持することができる。また、特に酸化剤ガスの入
口側端部に近接して配したガスサンプリングポート３ａ
と酸化剤ガスの出口側端部に近接して配したガスサンプ
リングポート３ｃとで得られた水素濃度の測定値の差を
用いれば、燃料ガスの供給量の減少に伴う増大が大きい
ので、効果的に異常が検知されることとなる。
素量が不足すると、燃料ガス流路出口においては、酸化
剤ガスの入口側で水素濃度がより減少し、酸化剤ガスの
出口側でより増大するので、各測定値間の差は増大する
こととなる。したがって、上記のごとくに構成すれば、
燃料ガスの供給量の減少が容易に検知され、異常を知る
ことができ、燃料ガスの供給量の回復操作、あるいは負
荷の低減や運転の停止を行うことによりセル積層体を安
全に保持することができる。また、特に酸化剤ガスの入
口側端部に近接して配したガスサンプリングポート３ａ
と酸化剤ガスの出口側端部に近接して配したガスサンプ
リングポート３ｃとで得られた水素濃度の測定値の差を
用いれば、燃料ガスの供給量の減少に伴う増大が大きい
ので、効果的に異常が検知されることとなる。
【００１７】図２は、本発明のリン酸型燃料電池発電装
置の第２の実施の形態の基本構成を示す模式図である。
本構成においては、（ａ）に示したごとく、セル積層体
２の平面内の燃料ガスの入口側に近接し酸化剤ガスの入
口側に近接した位置、および燃料ガスの出口側に近接
し酸化剤ガスの入口側に近接した位置に対応して、
（ｂ）のセル積層体２の部分断面図に示したごとく、セ
パレータ１６を介して積層された一組の単電池の内、上
方にある単電池の燃料電極基材１４に備えられた燃料ガ
ス流路１８と、下方にある単電池の酸化剤電極基材１５
に備えられた酸化剤ガス流路１９に、それぞれ導線６
ａ，６ｂが導電接続されている。これらの導線６ａ，６
ｂは電圧測定器７へと接続されて導線間の電圧が測定さ
れ、得られた電圧の検出信号はデータ処理装置８へと送
られて、外部より設定される標準値の範囲を外れたとき
異常信号を発するよう構成されている。
置の第２の実施の形態の基本構成を示す模式図である。
本構成においては、（ａ）に示したごとく、セル積層体
２の平面内の燃料ガスの入口側に近接し酸化剤ガスの入
口側に近接した位置、および燃料ガスの出口側に近接
し酸化剤ガスの入口側に近接した位置に対応して、
（ｂ）のセル積層体２の部分断面図に示したごとく、セ
パレータ１６を介して積層された一組の単電池の内、上
方にある単電池の燃料電極基材１４に備えられた燃料ガ
ス流路１８と、下方にある単電池の酸化剤電極基材１５
に備えられた酸化剤ガス流路１９に、それぞれ導線６
ａ，６ｂが導電接続されている。これらの導線６ａ，６
ｂは電圧測定器７へと接続されて導線間の電圧が測定さ
れ、得られた電圧の検出信号はデータ処理装置８へと送
られて、外部より設定される標準値の範囲を外れたとき
異常信号を発するよう構成されている。
【００１８】通常運転中においても、単電池の面内の発
電電流密度は、燃料ガス流路の入口側に近いほど、また
酸化剤ガス流路の入口側に近いほど高く、燃料ガス流路
の出口側に近いほど、また酸化剤ガス流路の出口側に近
いほど低くなるので、上記のごとく導電接続された導線
６ａ，６ｂにより検出され測定される電圧も局所的に差
が生じるが、燃料ガスの流量が減少し水素供給量が不足
すると、電気化学反応が燃料ガスおよび酸化剤ガスの入
口側により一層集中するので、面内の平均電流密度は一
定でも、局所的な電流密度は変化し、燃料ガスおよび酸
化剤ガスの入口側では増大し、出口側では減少する。し
たがって、導線６ａ，６ｂにより検出され測定される電
圧も局所的に変化し、特に位置に配したものにおいて
は大幅に増大し、位置に配したものにおいては大幅に
減少する。したがって、上記のごとく構成すれば、燃料
ガスの供給量の減少が容易に検知され、異常を知ること
ができ、燃料ガスの供給量の回復操作、あるいは負荷の
低減や運転の停止を行うことによりセル積層体を安全に
保持できる。
電電流密度は、燃料ガス流路の入口側に近いほど、また
酸化剤ガス流路の入口側に近いほど高く、燃料ガス流路
の出口側に近いほど、また酸化剤ガス流路の出口側に近
いほど低くなるので、上記のごとく導電接続された導線
６ａ，６ｂにより検出され測定される電圧も局所的に差
が生じるが、燃料ガスの流量が減少し水素供給量が不足
すると、電気化学反応が燃料ガスおよび酸化剤ガスの入
口側により一層集中するので、面内の平均電流密度は一
定でも、局所的な電流密度は変化し、燃料ガスおよび酸
化剤ガスの入口側では増大し、出口側では減少する。し
たがって、導線６ａ，６ｂにより検出され測定される電
圧も局所的に変化し、特に位置に配したものにおいて
は大幅に増大し、位置に配したものにおいては大幅に
減少する。したがって、上記のごとく構成すれば、燃料
ガスの供給量の減少が容易に検知され、異常を知ること
ができ、燃料ガスの供給量の回復操作、あるいは負荷の
低減や運転の停止を行うことによりセル積層体を安全に
保持できる。
【００１９】
【発明の効果】上述のように、本発明によれば、リン酸
型燃料電池発電装置を、 （１）請求項１に記載のごとくに構成することとしたの
で、燃料ガスの供給量が不足する事態が生じると、早期
に検知されることとなり、カーボン材の腐食による損傷
を回避して安全に運転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。
型燃料電池発電装置を、 （１）請求項１に記載のごとくに構成することとしたの
で、燃料ガスの供給量が不足する事態が生じると、早期
に検知されることとなり、カーボン材の腐食による損傷
を回避して安全に運転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。
【００２０】（２）さらに、請求項２に記載のごとくに
構成することとすれば、燃料ガスの供給量が不足する事
態が生じると、これを感度良く、早期に検知できるの
で、損傷を回避して安全に運転できるリン酸型燃料電池
発電装置として好適である。 （３）また、請求項３に記載のごとくに構成することと
しても、燃料ガスの供給量が不足する事態が生じると、
早期に検知されることとなり、カーボン材の腐食による
損傷を回避して安全に運転できるリン酸型燃料電池発電
装置が得られることとなる。
構成することとすれば、燃料ガスの供給量が不足する事
態が生じると、これを感度良く、早期に検知できるの
で、損傷を回避して安全に運転できるリン酸型燃料電池
発電装置として好適である。 （３）また、請求項３に記載のごとくに構成することと
しても、燃料ガスの供給量が不足する事態が生じると、
早期に検知されることとなり、カーボン材の腐食による
損傷を回避して安全に運転できるリン酸型燃料電池発電
装置が得られることとなる。
【００２１】（４）さらに、請求項４に記載のごとくに
構成することとすれば、燃料ガスの供給量が不足する事
態が生じると、これを感度良く、早期に検知できるの
で、損傷を回避して安全に運転できるリン酸型燃料電池
発電装置として好適である。
構成することとすれば、燃料ガスの供給量が不足する事
態が生じると、これを感度良く、早期に検知できるの
で、損傷を回避して安全に運転できるリン酸型燃料電池
発電装置として好適である。
【図１】本発明のリン酸型燃料電池発電装置の第１の実
施の形態の基本構成を示す模式図
施の形態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第２の実
施の形態の基本構成を示す模式図
施の形態の基本構成を示す模式図
【図３】リン酸型燃料電池発電装置のセル積層体の一般
的な構成を模式的に示す部分分解斜視図
的な構成を模式的に示す部分分解斜視図
１ 単電池 ２ セル積層体 ３ａ ガスサンプリングポート ３ｂ ガスサンプリングポート ３ｃ ガスサンプリングポート ４ａ 水素濃度測定器 ４ｂ 水素濃度測定器 ４ｃ 水素濃度測定器 ５ データ処理装置 ６ａ 導線 ６ｂ 導線 ７ 電圧測定器 ８ データ処理装置 １１ マトリックス １２ 燃料電極 １３ 酸化剤電極 １４ 燃料電極基材 １５ 酸化剤電極基材 １６ セパレータ １７ 冷却板 １８ 燃料ガス流路 １９ 酸化剤ガス流路
Claims (4)
- 【請求項１】リン酸を担持した平板状のマトリックス、
マトリックスを挟持する燃料電極と酸化剤電極、燃料電
極に燃料ガスを供給する燃料ガス流路を備えた部材、並
びに酸化剤電極に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス流路
を備えた部材とからなる単電池を、ガスの通流を遮断す
るセパレータを介在させ、複数層積層して方形状のセル
積層体を構成し、セル積層体の相対する側面の一方から
他方へと前記燃料ガス流路を通して燃料ガスを通流し、
他の相対する側面の一方から他方へと前記酸化剤ガス流
路を通して酸化剤ガスを通流して電気化学反応により電
力を得るリン酸型燃料電池発電装置において、 少なくとも一つの単電池の燃料ガス流路の出口面に少な
くとも二つ以上のガスサンプリングポートを備え、か
つ、各ガスサンプリングポートから得たガス中の水素濃
度を測定する測定器と、該測定器からの出力信号を受け
て、各ガスサンプリングポートから得たガス中の水素濃
度の差の絶対値が設定値を越えたとき異常信号を出力す
るデータ処理装置とを備えたことを特徴とするリン酸型
燃料電池発電装置。 - 【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、前記の二つ以上のガスサンプリングポート
のうち、一つが燃料ガス流路の出口面の酸化剤ガスの入
口側端部に近接して配設され、一つが燃料ガス流路の出
口面の酸化剤ガスの出口側端部に近接して配設されてい
ることを特徴とするリン酸型燃料電池発電装置。 - 【請求項３】リン酸を担持した平板状のマトリックス、
マトリックスを挟持する燃料電極と酸化剤電極、燃料電
極に燃料ガスを供給する燃料ガス流路を備えた部材、並
びに酸化剤電極に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス流路
を備えた部材とからなる単電池を、ガスの通流を遮断す
るセパレータを介在させ、複数層積層して方形状のセル
積層体を構成し、セル積層体の相対する側面の一方から
他方へと前記燃料ガス流路を通して燃料ガスを通流し、
他の相対する側面の一方から他方へと前記酸化剤ガス流
路を通して酸化剤ガスを通流して電気化学反応により電
力を得るリン酸型燃料電池発電装置において、 少なくとも一組の単電池に、セパレータを介して近接す
る部材に設けられた燃料ガス流路と酸化剤ガス流路の面
内のほぼ同一位置に導電接続されて、その電位を計測す
る導線を少なくとも一対備え、かつ、前記の対となる導
線を入力として接続し、計測された電位より２点間の電
圧を測定する電圧測定器と、該測定器からの出力信号を
受けて２点間の電圧が設定範囲を外れたとき異常信号を
出力するデータ処理装置とを備えたことを特徴とするリ
ン酸型燃料電池発電装置。 - 【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、前記の対となる導線のうち少なくとも一対
が、前記燃料ガスの入口側に近接しかつ酸化剤ガスの入
口側に近接する位置、あるいは前記燃料ガスの出口側に
近接しかつ酸化剤ガスの入口側に近接する位置に配置さ
れていることを特徴とするリン酸型燃料電池発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8118578A JPH09306519A (ja) | 1996-05-14 | 1996-05-14 | リン酸型燃料電池発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8118578A JPH09306519A (ja) | 1996-05-14 | 1996-05-14 | リン酸型燃料電池発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09306519A true JPH09306519A (ja) | 1997-11-28 |
Family
ID=14740065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8118578A Pending JPH09306519A (ja) | 1996-05-14 | 1996-05-14 | リン酸型燃料電池発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09306519A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003109634A (ja) * | 2001-09-27 | 2003-04-11 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃料電池システム及び燃料電池の運転方法 |
| JP2005141939A (ja) * | 2003-11-04 | 2005-06-02 | Denso Corp | 燃料電池システム |
| JP2005166498A (ja) * | 2003-12-03 | 2005-06-23 | Denso Corp | 燃料電池システム |
| JP2006139991A (ja) * | 2004-11-11 | 2006-06-01 | Denso Corp | 燃料電池システム |
| JP2007280933A (ja) * | 2006-03-16 | 2007-10-25 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
| JP2009099310A (ja) * | 2007-10-15 | 2009-05-07 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
| US7670700B2 (en) | 2003-09-05 | 2010-03-02 | Denso Corporation | Fuel cell system, related method and current measuring device for fuel cell system |
| CN112259765A (zh) * | 2019-07-06 | 2021-01-22 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种基于对称双阴极结构固体氧化物燃料电池电芯的电信号收集方法 |
-
1996
- 1996-05-14 JP JP8118578A patent/JPH09306519A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003109634A (ja) * | 2001-09-27 | 2003-04-11 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃料電池システム及び燃料電池の運転方法 |
| US7670700B2 (en) | 2003-09-05 | 2010-03-02 | Denso Corporation | Fuel cell system, related method and current measuring device for fuel cell system |
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| JP2005166498A (ja) * | 2003-12-03 | 2005-06-23 | Denso Corp | 燃料電池システム |
| JP4682512B2 (ja) * | 2003-12-03 | 2011-05-11 | 株式会社デンソー | 燃料電池システム |
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| CN112259765A (zh) * | 2019-07-06 | 2021-01-22 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种基于对称双阴极结构固体氧化物燃料电池电芯的电信号收集方法 |
| CN112259765B (zh) * | 2019-07-06 | 2022-06-14 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种基于对称双阴极结构固体氧化物燃料电池电芯的电信号收集方法 |
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